EP4351909A1 - Antriebsstrang für ein hybridkraftfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für ein hybridkraftfahrzeug

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Publication number
EP4351909A1
EP4351909A1 EP22723013.3A EP22723013A EP4351909A1 EP 4351909 A1 EP4351909 A1 EP 4351909A1 EP 22723013 A EP22723013 A EP 22723013A EP 4351909 A1 EP4351909 A1 EP 4351909A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission device
electrical machine
drive train
torque
installation space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22723013.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Lehmann
Laurent BAYOUX
Andreas Trinkenschuh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4351909A1 publication Critical patent/EP4351909A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
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    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid motor vehicle.
  • Such a drive train is disclosed, for example, in WO 2019/101264 A1.
  • an internal combustion engine is directly connected to a first electrical machine, which is designed as a generator, via a transmission stage.
  • a second electrical machine is designed as the main drive machine and is connected via two gear ratios to a transmission to which the wheels of the vehicle are attached. There is a clutch between the first and second electric machine, which allows the so-called serial le in the open state and the so-called parallel driving with a motor vehicle in the closed state.
  • a motor vehicle with a drive train as shown in Figure 2 of WO 2019/101264 A1, are operated in serial operation, in which the internal combustion engine drives the first electrical machine to generate energy and in which the second electrical machine Wheels of the vehicle applied with a torque.
  • a drive train can be operated in parallel operation, in which the internal combustion engine applies torque to the wheels of the vehicle and the second electric machine runs idle, boosts or recuperates.
  • Such a drive train requires a large amount of space in the axial direction or a large amount of axial length.
  • a drive train for a hybrid motor vehicle which has a low requirement for axia lem space to z.
  • B. to shorten the axial length of electrical machines, translation and internal combustion engine, and which, for example, in the La ge is to prevent unnecessary running along of an electrical machine.
  • a drive train for a hybrid motor vehicle comprises an input shaft which extends in the axial direction and which, for example directly, can be connected non-rotatably or permanently non-rotatably to a torsion damper device and/or to a combustion engine.
  • “Permanently” is understood in the present description as being inseparable, with disassembly or dismantling with tools being of course possible.
  • the drive train has a first electrical machine, which is directly connected to the input shaft and is permanently non-rotatably connected to the input shaft, the first electrical machine including a rotor with a rotor carrier and a stator.
  • a rotor support can be understood to mean a component on which windings for coils and/or magnets can be arranged in order to be able to rotate the rotor of an electrical machine.
  • the first and/or a second electrical machine can be what is known as an internal rotor.
  • the first electrical machine has a space for installation, which is formed by the external dimensions, such as length, width and height, of the stator and within which the rotor carrier is arranged.
  • the drive train includes a first transmission device for transmitting a torque and a speed from the input shaft to an intermediate shaft.
  • the first transmission device has a space for the Installation, which is formed by the external dimensions such as length, width and height of the first transmission device.
  • the first transmission device is arranged on the rotor carrier of the first electrical machine in such a way that the installation space of the first transmission device and the installation space of the first electrical machine overlap, as a result of which the installation space of the first transmission device is arranged at least partially or completely within the installation space of the first electrical machine is.
  • the drive train requires less axial installation space than in the prior art, or the drive train has a shorter axial length.
  • the first transmission device is designed as a switchable clutch device and/or the first transmission device is designed as a transmission for converting a torque and a speed of the input shaft. Due to the fact that the installation spaces of the first transmission device and the first electrical machine overlap, it is possible to combine the first electrical machine with a switchable clutch device and/or with a transmission. As already mentioned above, the installation space of the first transmission device and the installation space of the first electrical machine overlap or the first transmission device is arranged inside the first electrical machine. It is precisely by sharing a common construction space or a space in which the construction spaces of the first transmission device and the first electrical machine overlap, that space or its axial length can be saved in the entire drive train. Thus, the drive train can be designed to be shorter by the space or by the axial length shared by the first transmission device and the first electrical machine.
  • the first transmission device or its installation space can be arranged at least partially or completely within the installation space of the first electrical machine in the axial direction.
  • the greatest amount of axial length and the greatest amount of space can be saved in the axial direction.
  • At least 50% or at least 80% or all of the installation space of the first transmission device is arranged within the installation space of the first electrical machine in the axial direction. It also applies here that the more the first transmission device or its installation space is arranged within half of the installation space of the first electrical machine, the greater the amount of axial installation length that can be saved compared to the prior art.
  • the rotor carrier can have an installation space for installation, which is formed by the outer dimensions of the rotor carrier, where the first transmission device or its installation space in the axial direction is at least partially, at least 50% or at least 80% or is arranged completely within the space of the rotor arm.
  • the first transmission device or its installation space in the axial direction is at least partially, at least 50% or at least 80% or is arranged completely within the space of the rotor arm.
  • the first transmission device or its installation space can be arranged completely within the installation space of the first electrical machine in the radial direction.
  • the rotor carrier has an installation space for installation, which is formed by the outer dimensions of the rotor carrier, with the first transmission device or its installation space being arranged partially, at least 50% or completely within the installation space of the rotor carrier in the radial direction is.
  • “radial direction” can be understood to mean a direction perpendicular to the axial direction.
  • the term “installation space” or “installation space for installation” can be understood to mean the space that is available for installing a transmission device and/or a rotor carrier and/or an electrical machine.
  • construction space can be understood as meaning the space that results from the outer dimensions or outer dimensions or outer dimensions, such as length, width and height. It can - concerning the entire description - in the outer Abma Shen or outer dimensions or outer dimensions or outer dimensions, such as length, width and height, to the maximum, outer dimensions or maximum, outer dimensions or maximum , External dimensions or maximum, external dimensions, such as maximum length, maximum width and maximum height, act of the corresponding component.
  • the "installation space” can deviate from the specific, complex shape of a component, such as a transmission device, for example a switchable clutch device, and the specific shape to a cuboid or to a so-called general cylinder, as derived from mathematics is known to simplify.
  • a component such as a transmission device, for example a switchable clutch device
  • the term “installation space” in the present description can be understood to mean that a cuboid with a height, a length and a width is placed over a transmission device and/or over an electrical machine and/or over a rotor carrier is, wherein the transfer device or the electrical machine or the rotor carrier surfaces on the Flä of the cuboid rests contacting.
  • a transmission device and/or an electric machine and/or a rotor carrier of the electric machine fits exactly into the construction space of a cuboid or a general cylinder.
  • construction space in the present description can also be understood to mean that a general cylinder, with any course within a plane, is moved along a specific route, the route not being contained in the plane in which the general cylinder is has any course.
  • fasteners such as screws or rivets, with which a transmission device and/or an electric machine and/or a rotor carrier is connected to another component, such as a shaft or a transmission or a clutch device, are not included in the installation space.
  • the installation space of the first transmission device or a second transmission device or the first electrical machine or a second electrical machine or a rotor carrier can be determined by the product of the maximum area, which can be oriented perpendicular to the axial direction, and the maximum width, which can be oriented in the axial direction can be oriented.
  • the maximum area, which can be oriented perpendicular to the axial direction can be formed by a maximum length and a maximum height, both of which can be oriented perpendicular to the axial direction, similar to a radial direction.
  • the maximum width can be perpendicular to the maximum area, similar to a normal vector, as is known, for example, from mathematics. Since the maximum area can be formed by the maximum length and the maximum height, both of which are oriented perpendicularly to the axial direction in which the maximum width is oriented.
  • a maximum area is oriented perpendicular to the axial direction and that a maximum width is oriented in the axial direction.
  • the maximum area can be formed by a maximum length and a maximum height, both of which can be oriented perpendicularly to the axial direction or to the maximum width.
  • the maximum area and the maximum width of the first electrical machine and/or a second electrical machine can, as already indicated, depend on the maximum external dimensions or maximum external dimensions or maximum external dimensions or maximum external dimensions, such as maximum length, maximum width and maximum height of the stator of the respective electrical machine Ma are formed.
  • the length and height may extend in directions perpendicular to the axial direction, and the width may be co-oriented with the axial direction.
  • the maximum area and the maximum width of the first transmission device and/or a second transmission device can depend on their maximum external dimensions or maximum external dimensions or maximum external dimensions or maximum external dimensions, such as maximum length, maximum width and maximum height , to be formed.
  • the maximum area of the rotor or the rotor carrier, which can be oriented perpendicular to the axial direction be less than the maximum area of the stator, which can be oriented perpendicular to the axial direction, with the maximum width of the rotor, which is in the axial Direction can be oriented, equal to or less than the maximum width of the stator, which can be oriented in the axial direction.
  • the rotor or the rotor carrier are not larger perpendicularly to the axial direction and are not wider in the axial direction than the stator.
  • the maximum area of the first transmission device and/or a second transmission device, which can each be oriented perpendicular to the axial direction, can be less than the maximum area of the respective rotor carrier, which can be oriented perpendicular to the axial direction.
  • the transmission direction can be arranged inside the rotor carrier.
  • the maximum width of the first and/or a second transmission device can be equal to or smaller than the maximum width of the stator or the rotor carrier or the rotor in the axial direction, so that the first and/or a second transmission device has a similar or smaller width in the axial direction than the rotor or the stator.
  • the transmission device can be arranged completely inside the rotor or the stator in the axial direction.
  • the first transmission device can be arranged on the rotor carrier.
  • the first transmission device can be formed at least partially integrally with the rotor carrier.
  • the rotor and the rotor carrier of the first electrical machine can have an input side and an output side. It is possible here for the input shaft to be arranged on the input side and/or for the first transmission device to be arranged on the output side.
  • the drive train can include an intermediate shaft to which the first transmission device is connected and which extends in the axial direction. With the help of an intermediate shaft, a torque and a speed of the input shaft can be converted by a transmission, for example, or can be separated from subsequent components by, for example, a switchable clutch device.
  • the first transmission device has toothed elements for realizing a translation for converting a torque and a speed of the input shaft, so that a permanent connection between the rotor carrier of the first electric machine and the intermediate shaft of the drive train can be realised. This allows torque and speed to be transmitted from the input shaft to the intermediate shaft.
  • the first transmission device prefferably has a ring gear and a toothed wheel, each as a toothed element.
  • the gear wheel can be in engagement with the ring gear, so that the gear wheel can roll in the ring gear.
  • the gear wheel can be arranged on the intermediate shaft, with the rotor carrier being able to have the ring gear, so that a torque and a rotational speed of the ring gear can be transmitted to the gear wheel and thus to the intermediate shaft.
  • the drive train may also include an intermediate shaft to which the first transmission device is connected and which extends in the axial direction.
  • the first transmission device can be designed as a switchable clutch device, for example as a multi-plate, claw or disc clutch, so that a detachable connection can be implemented between the rotor carrier of the first electrical machine and the intermediate shaft.
  • a switchable clutch device for example as a multi-plate, claw or disc clutch
  • the first transmission device can have a first and a second clutch partner and a device for engaging and disengaging the clutch partners with one another.
  • the first transmission device can be set up and designed to bring the first coupling partner and the second coupling partner into releasable engagement, so that a torque and a speed can be transmitted from the input shaft to the intermediate shaft, or not.
  • the first coupling partner can be arranged on the rotor carrier of the first electrical machine, so that a torque and a speed can be transmitted from the input shaft to the intermediate shaft by closing the first transmission device, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the second coupling partner can be arranged on the intermediate shaft, so that a torque and a speed can be transmitted to the intermediate shaft by closing the first transmission device, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the first coupling partner of the first transmission device is formed integrally with the rotor carrier of the first electrical machine.
  • the assembly of the drive train can be simplified, since it consists of fewer parts and thus the production and assembly can be accelerated. This also allows the axial length of the drive train to be kept low.
  • the device for engaging and disengaging can be arranged on the first electrical machine or on the intermediate shaft.
  • the arrangement on one or the other component makes more sense, for example with regard to the available installation space.
  • the drive train can include a second electric machine, which is connectable or releasably connectable or detachably connected to the intermediate shaft in a torque-transmitting manner.
  • the first electrical machine and the second electrical machine cannot be arranged coaxially with one another.
  • This can be favorable, for example, when the first transmission device as a translation, e.g. B. with a hollow wheel is formed.
  • the second electrical machine can include a rotor with a rotor carrier, a stator and a space for installation, which depends on the external dimensions ments of the stator of the second electrical machine is formed and in which the rotor support of the second electrical machine is arranged.
  • the drive train can include a second transmission device for transmitting a torque and a speed from the intermediate shaft to an output shaft.
  • the second transmission device can have a space for installation, which is formed by the external dimensions of the second transmission device.
  • the second transmission device can be arranged on the rotor carrier of the second electrical machine in such a way that the installation space of the second transmission device and the installation space of the second electrical machine overlap, as a result of which the installation space of the second transmission device is at least partially within or completely within the installation space of the second electrical machine machine is arranged.
  • the drive train requires less axial installation space than in the prior art, or the drive train has a shorter axial length.
  • the installation space of the second transmission device and the installation space of the second electrical machine overlap or the second transmission device is arranged within the second electrical machine.
  • the drive train can thus be made shorter by the space or by the axial length which the second transmission device and the second electrical machine share or intersect.
  • the second transmission device can be formed out as a switchable clutch device. This makes it possible to specifically control the transmission of a torque and a speed within the drive train. It is also possible, please include to prevent unnecessary running along of the electrical machine when z. B. single Lich the drive from an internal combustion engine and / or an electric machine is desired.
  • the second transmission device or its installation space can be arranged at least partially or completely within the installation space of the second electrical machine. The more the second transmission device or its installation space is arranged within the installation space of the second electrical machine, the greater the saving in terms of installation space or in terms of axial length. Thus, in the case of the complete arrangement of the second transmission device within the installation space of the second electrical machine, the greatest amount of axial installation length or the greatest amount of installation space can be saved.
  • At least 50% or at least 80% or all of the installation space of the second transmission device is arranged within the installation space of the second electrical machine in the axial direction.
  • the more the second transmission device is arranged within the construction space of the second electrical machine the greater the amount of axial construction length that can be saved compared to the prior art.
  • the rotor carrier can have an installation space for installation, which is formed by the outer dimensions of the rotor carrier, with the second transmission device or its installation space in the axial direction at least partially, at least 50% or at least 80% or completely within the installation space of the rotor carrier is arranged.
  • the second transmission device is arranged on the rotor support of the second electrical machine, a maximum of axial length or installation space in the axial direction can be saved. In other words, the drive train can be shortened to the maximum extent.
  • the second transmission device or its installation space can be arranged completely within the installation space of the second electrical machine in the radial direction.
  • the rotor carrier has a space for installation, which is formed by the outer dimensions of the rotor carrier, with the radial Direction of the second transmission device or the space is partially, at least 50% or completely arranged within the space of the rotor arm.
  • the second electrical machine can have an input and an output, with the intermediate shaft being able to be arranged at the input.
  • the drive train can include an output shaft, which is arranged at the output of the second electrical machine. With the help of the output shaft, a torque and a speed can be taken out of the drive train and, for example, be transmitted to a transmission input shaft.
  • the output shaft can be permanently non-rotatably connected to the rotor carrier of the second electrical machine, so that it is not possible to decouple the second electrical machine from the output shaft
  • the second transmission device can be set up and designed in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft and/or the second electrical machine can be transmitted or switched on and transmitted to an output shaft of the drive train.
  • the second transmission device can be set up and designed in such a way that a torque and a speed can be transmitted in three scenarios.
  • a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft to the output shaft without the second electrical machine being involved.
  • torque and speed can be transmitted from the intermediate shaft and from the second electric machine to the output shaft.
  • torque and speed can only be transmitted from the second electric machine to the output shaft.
  • the second transmission device can be designed as a switchable clutch device, for example as a multi-plate, claw or disc clutch, so that a detachable connection between the rotor carrier of the second electrical machine, the intermediate shaft and/or the output shaft can be implemented. This allows a torque and a speed of the intermediate shaft and / or the second electrical machine transferred to an output shaft of the drive train who are transferred or switchable.
  • a switchable clutch device for example as a multi-plate, claw or disc clutch
  • the second transmission device may have a first, second and/or third clutch partner and a device for engaging and disengaging the clutch partners with one another.
  • the second transmission device can be set up and configured to bring the first coupling partner and the second coupling partner into a releasable engagement, or to bring the second coupling partner and the third coupling partner into a releasable engagement, or to bring all three coupling partners into a releasable engagement with one another.
  • a torque and a speed of the intermediate shaft and/or of the second electrical machine can be transmitted to the input shaft or can be switched on and transmitted.
  • a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft to the input shaft from when, for example, the first and second hitch partners are engaged.
  • the second electrical machine can be decoupled from the output shaft.
  • a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft and from the second electrical machine to the output shaft when, for example, the first, the second and the third clutch partners are engaged.
  • torque and speed can be transmitted from the second electric machine to the output shaft when, for example, the second and third clutch partners are engaged.
  • the first electrical machine can be decoupled from the input shaft.
  • the first coupling partner can be arranged on the intermediate shaft, so that a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft to the output shaft by closing the second transmission device, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the second coupling partner can be arranged on the output shaft, so that a torque and a speed can be transmitted to the output shaft by closing the second transmission device, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the third coupling partner can be arranged on the second electrical machine, for example on its rotor carrier, so that a torque and a speed can be transmitted or switched on from the second electrical machine to the output shaft by closing the second transmission device, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the second or third coupling partner of the second transmission device can be formed integrally with the rotor carrier of the second electrical machine's.
  • the device for engaging and disengaging may be arranged on the second electrical machine or on the intermediate shaft or on the output shaft. It is also possible to attach the device for engaging and disengaging at any desired location within the drive train, which is most suitable, e.g. B. in terms of space requirements.
  • the output shaft is designed as part of a transmission for converting a torque and a speed in interaction with a transmission input shaft.
  • the output shaft can include a gear wheel for transmitting a torque and a rotational speed of the output shaft to a transmission input shaft.
  • the gear wheel is formed in one piece with the output shaft.
  • the output shaft and the gear wheel can be connected to one another via a shaft-hub connection.
  • the first electrical machine can be designed as a drive for a vehicle and/or as a generator for generating energy and/or for charging a battery of a vehicle.
  • the second electrical machine can be designed as a drive for a vehicle and/or as a generator for generating energy and/or as a generator for charging a battery of a vehicle.
  • both electric machines to drive a vehicle and/or to generate energy for it or for its drive.
  • the drive train can also be designed to implement multiple operating modes.
  • a first operating mode only the first electrical machine, which can be driven by an internal combustion engine, can be used as a generator for generating energy and/or as a generator for charging a battery of a vehicle.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft and/or the second electrical machine are not transmitted to the output shaft of the drive train.
  • This first operating mode is therefore used to generate electrical energy for a battery, for example, when the vehicle is stationary.
  • the second electric machine is thus deactivated in the first operating mode.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that it is open and the coupling partners are not engaged in order to transmit neither speed nor torque to the output shaft.
  • the second electric machine can be used to drive a vehicle and the first electric machine can be used as a generator to generate energy.
  • This second operating mode is therefore used as a serial hybrid drive, in which the second electric machine acts as a prime mover and an internal combustion engine is used as a prime mover for the first electric machine to generate electrical energy.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft are not transmitted to the output shaft of the drive train, but a torque and a speed of the second electric machine are transferred to the output shaft of the drive train.
  • the second transmission device in the second operating mode can be controlled in such a way that the first clutch partner on the intermediate shaft and the second clutch partner on the output shaft are not engaged, but the second and third clutch partners can already be engaged.
  • the drive train can be used to drive the wheels of a vehicle purely electrically.
  • the second transmission device in the second operating mode can be controlled in such a way that the coupling partners on the intermediate shaft and on the output shaft are not engaged.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that the coupling partners on the second electrical machine and on the output shaft are engaged.
  • the second electric machine can be used to drive a vehicle and the first electric machine, which can be driven by a combustion engine, can be used as a generator to generate energy and/or as a drive booster for the second electric machine.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft are transmitted to the output shaft of the drive train and a torque and a speed of the second electrical machine are transmitted to the output shaft of the drive train.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that a speed and a torque can be transmitted both from the intermediate shaft and from the second electrical machine to the output shaft.
  • This third operating mode can implement a parallel hybrid drive, in which an internal combustion engine and, in addition, the first electric machine and/or the second electric machine act as a drive machine on the output shaft.
  • the first electrical machine drivable by an internal combustion engine
  • the second transmission device can be controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft is transmitted to the output shaft of the drive train, but no torque and no speed of the second electrical machine is transferred to the output shaft of the drive train.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that the coupling partners on the intermediate shaft and on the output shaft are engaged, but on the second electrical machine and on the output shaft are not engaged.
  • the second transmission device can be controlled in such a way that the first coupling partner on the intermediate shaft and the second coupling partner on the output shaft are engaged.
  • the second and third coupling partners cannot be engaged.
  • the individual operating modes can be combined with one another.
  • the first, second and third modes of operation are in one Embodiment can be combined with each other.
  • the first, second, third and fourth operating mode can also be combined with one another in one exemplary embodiment.
  • the drive train can include an internal combustion engine and/or a torsional damper device.
  • the internal combustion engine can be connected to the torsion damper device, for example connected in a torque-proof manner.
  • the connection can, for example, be such that the torsion damper device is attached to a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the torsion damper device in turn, can be arranged on the internal combustion engine on its input side and on the input shaft on its output side.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a drive train according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic view of a drive train according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a drive train 1 according to a first exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a drive train 1 for a hybrid motor vehicle with an input shaft 2.
  • the input shaft 2 extends in the axial direction A and is permanently non-rotatably connected to a torsion damper device 3 and to an internal combustion engine 4.
  • the internal combustion engine 4 is connected to the torsional damper device 3 in such a way that the torsional damper device 3 is attached to a crankshaft of the internal combustion engine 3 .
  • the torsion damper direction is 3 arranged on the input side of the internal combustion engine 4 and on its output side on the input shaft 2 .
  • the drive train 1 has a first electric machine 5, which is directly connected to the input shaft 2 and is permanently connected to the input shaft 2 in a rotationally fixed manner.
  • the first electrical machine 5 has a rotor 6 with a rotor carrier 7 and a stator 8.
  • the first electric machine 5 has a space B1 for installation, which is formed by the outer dimensions 5L, 5B, 5H of the stator 8 and within which the rotor carrier 7 is arranged.
  • FIG. 1 also shows that the drive train 1 has a first transmission device 9 for transmitting a torque and a speed from the input shaft 2 to an intermediate shaft 12 .
  • the first transmission device 9 has an installation space B2 for installation, which is formed by the outer dimensions 9L, 9B, 9H of the first transmission device 9 .
  • the first transmission device 9 is arranged on the rotor carrier 7 of the first electrical machine 5 in such a way that the installation space B2 of the first transmission device 9 and the installation space B1 of the first electrical machine 5 overlap. Described in more detail, the installation space B2 of the first transmission device 9 is arranged completely within the installation space B1 of the first electrical machine 5 .
  • the Drive train 1 can be made shorter by the space or by the axial length which the first transmission device 9 and the first electrical machine 5 share.
  • the first transmission device 9 is designed as a transmission for converting a torque and a speed of the input shaft 2 .
  • the first transmission device 9 it should be mentioned that it is alternatively also possible for the first transmission device 9 to be in the form of a switchable clutch device.
  • the first transmission device 9 is arranged completely within the installation space B1 of the first electrical machine 5 .
  • the installation space B2 of the first transmission device 9 is arranged completely within the installation space B1 of the first electrical machine 5 .
  • the rotor carrier 7 has an installation space B3 for installation, which is formed by the outer dimensions 7L, 7B, 7H of the rotor carrier 7, with the first transmission device 9 or its installation space B2 in the axial direction A being at least 80% within the Installation space B3 of the rotor carrier 7 is arranged.
  • the first transmission device 9 is arranged completely within the installation space B1 of the first electrical machine 5 and also completely within the installation space B3 of the rotor carrier 7 .
  • FIG. 1 shows that the first transmission device 9 is arranged on the rotor carrier 7, the first transmission device 9 being formed at least partially integrally with the rotor carrier 7.
  • the rotor 6 and the rotor carrier 7 of the first electric machine 5 have an input 10 and an output side 11, with the input shaft 2 being on the input side 10 and the first transmission device 9 being arranged on the output side 11.
  • FIG. 1 also shows that the drive train 1 has an intermediate shaft 12 to which the first transmission device 9 is connected and which extends in the axial direction A.
  • the first transmission device 9 has toothed elements 9A, 9C to realize a transmission for converting a torque and a speed of the input shaft 2, so that a permanent connection between the rotor carrier 7 of the first electrical machine 5 and the intermediate shaft 12 of the drive train 1 is realized. As a result, a torque and a speed can be transmitted from the input shaft 2 to the intermediate shaft 12 .
  • the first transmission device 9 has a ring gear 9A and a toothed wheel 9C, each as a toothed element, with the gear wheel 9C meshing with the ring gear 9A, so that the gear wheel 9C can roll in the ring gear 9A.
  • the gear wheel 9C is arranged on the intermediate shaft 12, the rotor carrier 7 having the ring gear 9A, so that a torque and a speed of the ring gear 9A can be transmitted to the gear wheel 9C and thus to the intermediate shaft 12.
  • FIG. 1 also shows that the drive train 1 has a second electric machine 13 which can be releasably connected to the intermediate shaft 12 in a torque-transmitting manner.
  • the second electrical machine 13 has a rotor 14 with a rotor support 15 as well as a stator 16 and a space B4 for installation, which is formed by the outer dimensions 13L, 13B, 13H of the stator 16 of the second electrical machine 13 and in which the Rotor carrier 15 of the second electrical machine 13 is arranged.
  • the drive train 1 has a second transmission device 17 for transmitting a torque and a speed from the intermediate shaft 12 to an output shaft 20.
  • the second transmission device 17 has an installation space B5 for installation, which is formed by the outer dimensions 17L, 17B, 17H of the second transmission device 17 .
  • the second transmission device 17 is arranged on the rotor carrier 15 of the second electrical machine 13 in such a way that the installation space B5 of the second transmission device 17 and the installation space B4 of the second electrical machine 13 overlap. Specifically shown is the installation space B5 of the second transmission unit direction 17 arranged completely within the installation space B4 of the second electric machine 13 .
  • the second transmission device 17 is arranged completely within the installation space B4 of the second electrical machine 13 . Because the more the second transmission device 17 is arranged within the construction space B4 of the second electrical machine 13, the greater the saving in terms of construction space or in terms of the axial length.
  • the rotor carrier 15 of the second transmission device 17 has an installation space B6 for installation, which is formed by the outer dimensions 15L, 15B, 15H of the rotor carrier 15, with the second transmission device 17 being located completely within the installation space B6 of the rotor carrier 15 is arranged. In this way, a maximum of axial length and installation space in the axial direction is saved.
  • the second transmission device 17 is designed as a switchable clutch device.
  • the installation space of the first or the second transmission device 9, 17 or the first or the second electrical machine 5, 13 is determined by the product of the maximum area, which is oriented perpendicularly to the axial direction A, and the maximum width B, which is oriented in the axial direction A formed.
  • the maximum width B is similar to a normal vector perpendicular to the maximum area formed by the length and the height, with the length being oriented perpendicularly to the plane of the page with reference to FIG.
  • the maximum area and maximum width 5B, 13B of the first electrical machine 5 and the second electrical machine 13 are determined by the external dimensions, such as maximum length, maximum width and maximum height, of the stator 8, 16 of the respective electrical machine 5, 13 formed. The same applies to the first and second transmission device 9, 17.
  • the maximum area of the rotor 6, 14 or the rotor carrier 7, 15, which is oriented perpendicularly to the axial direction A, is always smaller than the maximum area of the stator 8, 16, which is also oriented perpendicularly to the axial direction A, with the maximum width B of the rotor 6, 14 being less than the maximum width B of the stator 8, 16.
  • both maximum widths are in axial direction A oriented.
  • the maximum areas of the first and second transmission devices 9, 17, which are oriented perpendicular to the axial direction A, are also smaller than the maximum area of the respective rotor carrier 7, 15, which is also oriented perpendicular to the axial direction A.
  • the maximum width 9B, 17B of the first and second transmission device 9, 17 is smaller than the maximum width 8B, 16B of the stator 8, 16 or the rotor carrier 7,
  • first and second transmission device 5, 13 have a smaller width 5B, 13B in the axial direction A than the rotor 6, 14 or the rotor carrier 7, 15 or the stator 8, 16
  • the second electrical machine 13 has an input 18 and an output 19 , with the intermediate shaft 12 being arranged at the input 18 .
  • the drive train 1 has an output shaft 20 which is arranged on the output 19 of the second electric machine 13 .
  • the output shaft 20 is permanently non-rotatably connected to the rotor carrier 15 of the second electric machine 13, so that it is not possible to decouple the second electric machine 13 from the output shaft 20.
  • the second transmission device 17 is set up and designed in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 or the second electrical machine 13 can be switched and transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 .
  • a torque and a rotational speed of the intermediate shaft 12 and the second electrical machine 13 can be transmitted to the output shaft 20 in a switchable manner using the second transmission device 17 .
  • the second transmission device 17 is designed as a switchable clutch device, for example as a multi-plate, claw or disc clutch, formed so that a detachable connection between the rotor carrier 15 of the second electric machine 13 and the intermediate shaft 12 can be implemented, whereby a torque and a speed can be switched from the intermediate shaft 12 to the output shaft 20 of the drive train 1 and can be transmitted.
  • a switchable clutch device for example as a multi-plate, claw or disc clutch
  • the second transmission device 17 has a first and a second coupling partner 17X, 17Y as well as a device (not shown) for engaging and disengaging the coupling partners with one another.
  • the second transmission device 17 is set up and designed to bring the first coupling partner 17X and the second coupling partner 17Y into releasable engagement, so that a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft 12 and from the second electric machine 17 to the output shaft 20 are. If, on the other hand, the first and second clutch partners 17X, 17Y are not engaged, then only the second electric machine 17 can transmit a torque and a speed to the output shaft 20 .
  • the first coupling partner 17X is arranged on the intermediate shaft 12, so that a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft 12 to the output shaft 20 by closing the second transmission device 17, which is designed as a switchable clutch device.
  • the second coupling partner 17Y is arranged on the output shaft 20 so that a torque and a speed can be transmitted to the output shaft 20 by closing the second transmission device 17 designed as a switchable clutch device.
  • the second coupling partner 17Y of the second transmission device 17 is formed integrally with the rotor support 15 of the second electrical machine 13.
  • the device for engaging and disengaging (not shown) can be arranged on the second electric machine 13 .
  • FIG. 1 shows that the output shaft 20 is designed as part of a transmission for converting a torque and a speed in interaction with a transmission input shaft 21 .
  • the output shaft 20 has a gear for transmitting a torque and a rotational speed of the output shaft 20 to the transmission input shaft 21 , the gear being formed integrally with the output shaft 20 .
  • the output shaft 20 and the gear wheel it is also possible for the output shaft 20 and the gear wheel to be connected to one another via a shaft-hub connection.
  • a transmission device 22 connects to the transmission input shaft 21, which converts the speed and torque of the transmission input shaft 21 again and shares or only distributes it.
  • the first electric machine 5 is designed as a vehicle drive and as a generator for generating energy, with the second electric machine 13 being designed only as a vehicle drive.
  • the drive train 1 is designed to implement a plurality of operating modes.
  • only the first electric machine 5, driven by the internal combustion engine 4 is used as a generator for generating energy or as a generator for charging a battery of a vehicle.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 are not transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 .
  • the first operating mode serves to charge the battery of a vehicle using the first electric machine 5 when the vehicle is stationary.
  • the second electric machine 13 is deactivated in the first operating mode.
  • the second electric machine 13 is used to drive a vehicle and the first electric machine 5 is used as a generator for generating energy.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 are not transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1, but a torque and a speed of the second electric machine 13 are transferred to the output shaft 20 of the drive train 1 is transmitted. More specifically, in the second operating mode, the second transmission device 17 is controlled in such a way that the clutch ment partners 17X, 17Y are not engaged in order to transmit neither speed nor torque to the output shaft 20.
  • a so-called serial hybrid drive can be implemented with the aid of this refinement.
  • the second electric machine 13 is used to drive a vehicle and the first electric machine 5, driven by an internal combustion engine 4, is used as a generator for generating energy and/or as a drive booster for the second electric machine 13.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 and a torque and a speed of the second electric machine 13 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 .
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that the clutch partners 17X, 17Y are engaged in order to transmit speed and torque.
  • a so-called parallel hybrid drive can be implemented with the aid of this refinement.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a drive train 1 according to a second exemplary embodiment.
  • the drive train 1 for a hybrid motor vehicle has an input shaft 2 which extends in the axial direction A and which is rotatably connected to a torsion damper device 3 and to an internal combustion engine 4 .
  • the drive train 1 has a first electric machine 5 which is connected to the input shaft 2 and permanently to the input shaft 2 in a rotationally fixed manner, the first electric machine 5 comprising a rotor 6 with a rotor carrier 7 and a stator 8 .
  • the first electrical machine 5 includes a space B1 for installation, which is formed by the outer dimensions 5L, 5B, 5H of the stator 8 and within which the rotor carrier 7 is arranged.
  • the drive train 1 has a first transmission device 9 for transmitting a torque and a speed from the input shaft 2 to an intermediate shaft 12, the first transmission device 9 having a space B2 for the Installation includes, which of the outer dimensions 9L, 9B, 9H of the first transmission device 9 is formed.
  • the first transmission device 9 is arranged on the rotor carrier 7 of the first electrical machine 5 in such a way that the installation space B2 of the first transmission device 9 and the installation space B1 of the first electrical machine 5 overlap. More specifically, the installation space B2 of the first transmission device 9 is arranged completely within the installation space B1 of the first electrical machine 5 .
  • the first transmission device 9 is designed as a transmission for converting a torque and a speed of the input shaft 2 .
  • the first transmission device 9 it is also possible here for the first transmission device 9 to be in the form of a switchable clutch device.
  • the second transmission device 17 has an installation space B5 for installation, which is formed by the outer dimen- sions 17L, 17B, 17H of the second transmission device 17.
  • the second transmission device 17 is arranged on the rotor carrier 15 of the second electrical machine 13 in such a way that the installation space B5 of the second transmission device 17 and the installation space B4 of the second electrical machine 13 overlap.
  • the construction space B5 of the second transmission unit 17 is arranged completely within the construction space B4 of the second electrical machine 13 .
  • the second transmission device 17 is arranged completely within the installation space B4 of the second electrical machine 13 . Because the more the second transmission device 17 is arranged within the construction space B4 of the second electrical machine 13, the greater the saving in terms of construction space or in terms of the axial length.
  • the rotor carrier 15 of the second transmission device 17 has a space B6 for installation, which is formed by the outer dimensions of the rotor carrier 15, with the second transmission device 17 being arranged completely inside the space B6 of the rotor carrier 15. In this way, a maximum of axial length and installation space in the axial direction is saved.
  • the second electrical machine 13 in the second exemplary embodiment also has an input 18 and an output 19 , the intermediate shaft 12 being arranged at the input 18 .
  • the drive train 1 has an output shaft 20 which is arranged at the output 19 of the second electric machine 13 .
  • the second transmission device 17 is set up and designed in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 and/or the second electrical machine 13 can be switched and transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 . So several different modes are possible; more on this below.
  • the second transmission device 17 is designed as a switchable clutch device, for example as a multi-plate, claw or disc clutch, so that a detachable connection can be realized between the rotor carrier 15 of the second electric machine 13, the intermediate shaft 12 and/or the output shaft 20. whereby a torque and a rotational speed can be transmitted from the intermediate shaft 12 and/or the second electrical machine 13 to the output shaft 20 of the drive train 1 in a switchable manner.
  • a switchable clutch device for example as a multi-plate, claw or disc clutch
  • the second transmission device 17 has a first, second and third coupling partner 17X, 17Y, 17Z as well as a device (not shown) for engaging and disengaging the coupling partners with one another.
  • the second transmission device 17 is set up and configured to bring the first coupling partner 17X and the second coupling partner 17Y into a releasable engagement, or to bring the second coupling partner 17Y and the third coupling partner 17Z into a releasable engagement, or to bring all three coupling partners 17X, 17Y, 17Z to bring each other into a releasable engagement.
  • a torque and a speed can thus be transmitted from the intermediate shaft 12 and from the second electrical machine 17 to the output shaft 20 in a switchable manner.
  • a torque and a speed may be transmitted only from the intermediate shaft 12 to the output shaft 20 or only from the second electrical machine 17 to the output shaft 20 .
  • the first coupling partner 17X is arranged on the intermediate shaft 12, so that a torque and a speed can be transmitted from the intermediate shaft 12 to the output shaft 20 by closing the second transmission device 17, which is designed as a shiftable clutch device.
  • the second coupling partner 17Y is arranged on the output shaft 20 so that a torque and a speed can be transmitted to the output shaft 20 by closing the second transmission device 17 designed as a switchable clutch device.
  • the third coupling partner 17Z is arranged on the second electrical machine 13, for example on its rotor carrier 15, so that a torque and a speed can be transmitted from the second electrical machine 13 to the output shaft 20 by closing the second transmission device 17, which is designed as a switchable clutch device is.
  • the third coupling partner 17Z of the second transmission device 17 is formed integrally with the rotor support 15 of the second electrical machine 13.
  • the device for engaging and disengaging can be arranged on the second electric machine 13 or on the intermediate shaft 12 or on the output shaft 20 .
  • the drive train 1 has an output shaft 20. This is designed as part of a translation for converting a torque and a speed in conjunction with a transmission input shaft 21.
  • the output shaft 20, the transmission input shaft 21 and the transmission device 22 are designed identically to the first exemplary embodiment, so that further explanations are omitted at this point and referred to above.
  • the first electrical machine 5 is designed as a vehicle drive and as a generator for generating energy, with the second electrical machine 13 being formed only as a vehicle drive.
  • the drive train 1 is designed to implement multiple operating modes.
  • only the first electric machine 5, driven by the internal combustion engine 4 is used as a generator for generating energy or as a generator for charging a battery of a vehicle.
  • a battery can be charged while the vehicle is stationary.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 and the second electric machine 17 cannot be transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 . Rather, the second electric machine 13 is deactivated in the first operating mode. To put it more concretely, in the first operating mode the second transmission device 17 is controlled in such a way that it is open and the coupling partners 17X, 17Y, 17Z are not engaged in order to transmit neither speed nor torque to the output shaft 20 .
  • the second electric machine 13 is used to drive a vehicle and the first electric machine 5 is used as a generator for generating energy.
  • a so-called serial hybrid drive can be implemented with the aid of this refinement.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 is not transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1, but a torque and a speed of the second electrical machine 13 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 transmitted.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that the first coupling partner 17X on the intermediate shaft 12 and the second coupling partner 17Y on the output shaft 20 are not engaged, whereas the second and third coupling partners 17Y, 17Z are.
  • the second electric machine 13 is used to drive a vehicle and the first electric machine 5, driven by the internal combustion engine 4, is used as a generator for generating energy and also as a drive booster for the second electric machine 13.
  • the first electric machine 5 driven by the internal combustion engine 4
  • the first electric machine 5 is used as a generator for generating energy and also as a drive booster for the second electric machine 13.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 and a torque and a speed of the second electric machine 13 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a speed and a torque can be transmitted to the output shaft 20 both by the intermediate shaft 12 and by the second electrical machine 13 . All coupling partners 17X, 17Y, 17Z are thus engaged with one another.
  • the first electric machine 5, driven by the internal combustion engine 4 is used as a generator to generate energy and also as a drive amplifier.
  • the combustion engine 4 can be used as a driving machine and the first electric machine 5 can be used as a generator for generating energy and as a drive amplifier.
  • the second transmission device 17 is controlled in such a way that a torque and a speed of the intermediate shaft 12 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1, but no torque and no speed of the second electric machine 13 are transmitted to the output shaft 20 of the drive train 1 More specifically, the fourth mode of operation becomes the second Transmission device 17 is controlled in such a way that the first coupling partner 17X on the intermediate shaft 12 and the second coupling partner 17Y on the output shaft 20 are engaged, whereas the second and third coupling partner 17Y, 17Z are not.
  • FIGS. 1 and 2 will be described again, but in other words.
  • Both figures show a direct drive of a first electrical machine 5 without translation. Furthermore, an integration of a translation within the first electrical machine 5 is shown in both figures.
  • a switchable clutch device or a second transmission device 17 is integrated within the second electrical machine 13 .
  • the first electric machine 5 which is designed as a generator, to be driven directly by the internal combustion engine 4 via the torsion damper device 3 without transmission.
  • the first electrical machine 5 encloses a first transmission device 9 designed as a transmission, with the two sharing the available installation space.
  • the second transmission device 17 designed as a clutch device is placed inside the rotor 14 of the second electrical machine 13 .
  • Another exemplary embodiment is shown in FIG. 2, but with the possibility of decoupling the second electrical machine 13 .
  • the second transmission device 17 which is designed as a switchable clutch device, is arranged inside the second electrical machine 13.
  • the second transmission device 17 can be designed as a multi-plate or claw clutch.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1) für ein Hybridkraftfahrzeug aufweisend: - eine erste elektrische Maschine (5) mit einem Rotor (6), der einen Rotorträger (7) umfasst, sowie mit einem Stator (8), - wobei die erste elektrische Maschine (5) einen Bauraum (B1) aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) des Stators (8) gebildet wird und innerhalb welchem der Rotorträger (7) angeordnet ist, - eine erste Übertragungseinrichtung (9) zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl, - wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) einen Bauraum (B2) aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) der ersten Übertragungseinrichtung (9) gebildet wird, - wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) so am Rotorträger (7) angeordnet ist, dass sich der Bauraum (B2) der ersten Übertragungseinrichtung (9) und der Bauraum (B1) der ersten elektrischen Maschine (5) überschneiden, und - wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) als schaltbare Kupplungsvorrichtung und/oder als Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl ausgebildet ist.

Description

Antriebsstranq für ein Hvbridkraftfahrzeuq
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge für Hybridkraftfahrzeuge bekannt, die neben einem Verbrennungsmotor zwei elektrische Maschine aufweisen.
Ein derartiger Antriebsstrang wird beispielsweise in der WO 2019/101264 A1 offen bart. Hier ist eine Verbrennungskraftmaschine über eine Übersetzungsstufe direkt mit einer ersten elektrischen Maschine verbunden, welche als Generator ausgebildet ist.
Ferner ist eine zweite elektrische Maschine als Hauptantriebsmaschine ausgebildet und über zwei Übersetzungsstufen mit einem Getriebe verbunden, an welchem die Räder des Fahrzeuges befestigt sind. Zwischen der ersten und zweiten elektrischen Maschine befindet sich eine Kupplung, die im offenen Zustand das sogenannte seriel le und im geschlossenen Zustand das sogenannte parallele Fahren mit einem Kraft fahrzeug ermöglicht.
Genauer dargestellt kann ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, wie in Figur 2 der WO 2019/101264 A1 dargestellt, in einem seriellen Betrieb betrieben werden, in welchem die Verbrennungskraftmaschine die erste elektrische Maschine zum Erzeu gen von Energie antreibt und in welchem die zweite elektrische Maschine die Räder des Fahrzeuges mit einem Drehmoment beaufschlagt. Ferner kann ein solcher An triebsstrang in einem parallelen Betrieb betrieben werden, bei welchem die Verbren nungskraftmaschine die Räder des Fahrzeugs mit einem Drehmoment beaufschlagt und die zweite elektrische Maschine leer mitläuft, boostet oder rekuperiert.
Ein derartiger Antriebsstrang benötigt ein hohes Maß an Bauraum in axialer Richtung bzw. ein hohes Maß an axialer Baulänge.
Des Weiteren ist bekannt, dass beispielsweise bei dem Konzept der WO 2019/101264 A1 im parallelem Betrieb die zweite elektrische Maschine oft leer mitläuft, wodurch aufgrund von Induktion ein entsprechender elektromagnetischer Widerstand generiert wird. Aufgrund dessen ist es sogar notwendig, dass die zweite elektrische Maschine aktiv betrieben wird, um den mechanischen Widerstand, resultierend aus dem elekt romagnetischen Widerstand, zu reduzieren oder gar zu eliminieren. Dieses Vorgehen führt jedoch dazu, dass der Getriebewirkungsgrad sinkt, was in be stimmten Betriebspunkten (Parallelbetrieb) zu einem weniger effizienten Getriebesys tem führt.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebs strang für ein Hybridkraftfahrzeug anzugeben, welcher einen geringen Bedarf an axia lem Bauraum aufweist, um z. B. die axiale Länge aus elektrischen Maschinen, Über setzung und Verbrennungsmotor zu verkürzen, und welcher beispielsweise in der La ge ist, ein unnötiges Mitlaufen einer elektrischen Maschine zu unterbinden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst ein Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug eine Eingangswelle, welche sich in axialer Richtung erstreckt und welche, beispiels weise unmittelbar, mit einer Torsionsdämpfereinrichtung und/oder mit einer Verbren nungskraftmaschine drehfest oder dauerhaft drehfest verbindbar ist. „Dauerhaft“ wird in der vorliegenden Beschreibung als untrennbar verstanden, wobei selbstverständlich ein Auseinanderbauen bzw. eine Demontage mit Werkzeug möglich ist.
Des Weiteren weist der Antriebsstrang eine erste elektrische Maschine auf, die unmit telbar an der Eingangswelle und dauerhaft mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine einen Rotor mit einem Rotorträger sowie ei nen Stator umfasst.
Unter einen Rotorträger kann ein Bauteil verstanden werden, an welchem Wicklungen für Spulen und/oder Magnete anordenbar sind, um den Rotor einer elektrischen Ma schine in Drehung versetzen zu können. Dabei kann es sich bei der ersten und/oder einer zweiten elektrischen Maschine um einen sog. Innenläufer handeln.
Die erste elektrische Maschine weist einen Bauraum für den Einbau auf, welcher von den äußeren Abmessungen, wie zum Beispiel Länge, Breite und Höhe, des Stators gebildet wird und innerhalb welchem der Rotorträger angeordnet ist.
Zudem umfasst der Antriebsstrang eine erste Übertragungseinrichtung zur Übertra gung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Eingangswelle auf eine Zwi schenwelle. Hierbei weist die erste Übertragungseinrichtung einen Bauraum für den Einbau auf, welcher von den äußeren Abmessungen, wie Länge, Breite und Höhe, der ersten Übertragungseinrichtung gebildet wird.
Ferner ist die erste Übertragungseinrichtung so am Rotorträger der ersten elektri schen Maschine angeordnet, dass sich der Bauraum der ersten Übertragungseinrich tung und der Bauraum der ersten elektrischen Maschine überschneiden, wodurch der Bauraum der ersten Übertragungseinrichtung wenigstens teilweise oder vollständig innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist. Auf diese Weise benötigt der Antriebsstrang einen im Vergleich zum Stand der Technik geringe ren Bedarf an axialem Bauraum bzw. weist der Antriebsstrang eine geringere axiale Länge auf.
Des Weiteren ist die erste Übertragungseinrichtung als schaltbare Kupplungsvorrich tung ausgebildet und/oder die erste Übertragungseinrichtung ist als Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswelle ausgebildet. Aufgrund des Umstandes, dass sich die Bauräume der ersten Übertragungseinrich tung und der ersten elektrischen Maschine überschneiden, ist es möglich, die erste elektrische Maschine mit einer schaltbaren Kupplungsvorrichtung und/oder mit einer Übersetzung zu kombinieren. Dabei überschneiden sich, wie bereits oben erwähnt, der Bauraum der ersten Übertragungseinrichtung und der Bauraum der ersten elektri schen Maschine bzw. ist die erste Übertragungseinrichtung innerhalb der ersten elektrischen Maschine angeordnet. Eben durch das Teilen eines gemeinsamen Bau raums bzw. eines Raums, in dem sich die Bauräume der ersten Übertragungseinrich tung und der ersten elektrischen Maschine überschneiden, kann eben genau dieser Raum bzw. dessen axiale Länge im gesamten Antriebsstrang eingespart werden. Somit kann also der Antriebsstrang um den Raum bzw. um die axiale Länge, welchen bzw. welche sich die erste Übertragungseinrichtung und die erste elektrische Maschi ne teilen, kürzer ausgestaltet werden.
Des Weiteren kann in axialer Richtung die erste Übertragungseinrichtung oder deren Bauraum wenigstens teilweise oder vollständig innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine angeordnet sein. Je mehr die erste Übertragungseinrichtung oder deren Bauraum innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine an geordnet ist, desto größer ist die Einsparung hinsichtlich des Bauraums bzw. hinsicht lich der axialen Länge. Somit kann also im Falle der vollständigen Anordnung der ers- ten Übertragungseinrichtung innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschi ne das größte Maß an axialer Baulänge bzw. das größte Maß an Bauraum in axialer Richtung eingespart werden.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass in axialer Richtung der Bauraum der ersten Übertragungseinrichtung wenigstens zu 50 % oder wenigstens zu 80 % oder vollständig innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist. Auch hier gilt, je mehr die erste Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum inner halb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist, desto größer das Maß an axialer Baulänge, das im Vergleich zum Stand der Technik eingespart werden kann.
Noch genauer ausgedrückt, kann der Rotorträger einen Bauraum für den Einbau auf weisen, welcher von den äußeren Abmessungen des Rotorträgers gebildet wird, wo bei die erste Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum in axialer Richtung we nigstens teilweise, wenigstens zu 50 % oder wenigstens zu 80 % oder vollständig in nerhalb des Bauraums des Rotorträgers angeordnet ist. Auf diese Weise kann im Fal le einer Anordnung der ersten Übertragungseinrichtung am Rotorträger der ersten elektrischen Maschine ein Höchstmaß an axialer Länge bzw. an Bauraum in axialer Richtung eingespart werden. Anders ausgedrückt kann somit der Antriebsstrang auf maximale Weise kürzer gestaltet werden.
Generell gesagt verhält es sich so, je höher der Anteil des Bauraums der ersten Über tragungseinrichtung innerhalb des Bauraums des Rotorträgers und/oder innerhalb des Bauraums des ersten elektrischen Maschine, desto höher die Einsparung an axialem Bauraum.
Zudem ist es möglich, dass in radialer Richtung die erste Übertragungseinrichtung oder deren Bauraum vollständig innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Ma schine angeordnet ist. Auch kann es sein, dass der Rotorträger einen Bauraum für den Einbau aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen des Rotorträgers gebil det wird, wobei in radialer Richtung die erste Übertragungseinrichtung oder deren Bauraum teilweise, wenigstens zu 50 % oder vollständig innerhalb des Bauraums des Rotorträgers angeordnet ist. Auch hier gilt, je höher der Integrationsgrad der ersten Übertragungseinrichtung innerhalb des Bauraums der ersten elektrischen Maschine, desto platzsparender kann der Antriebsstrang in radialer Richtung verwirklicht werden. Unter „radialer Richtung“ kann in der vorliegenden Beschreibung eine Richtung ver standen werden, die senkrecht zur axialen Richtung verläuft.
Ferner kann in der vorliegenden Beschreibung unter dem Begriff „Bauraum“ oder „Bauraum für den Einbau“ der Raum verstanden werden, der für den Einbau einer Übertragungseinrichtung und/oder eines Rotorträgers und/oder einer elektrischen Ma schine zur Verfügung steht. Zudem kann unter dem Begriff „Bauraum“ der Raum ver standen werden, der sich aus den äußeren Abmaßen bzw. äußeren Abmessungen bzw. äußeren Dimensionen bzw. äußeren Maßen, wie Länge, Breite und Höhe, ergibt. Dabei kann es sich - betreffend die gesamte Beschreibung - bei den äußeren Abma ßen bzw. äußeren Abmessungen bzw. äußeren Dimensionen bzw. äußeren Maßen, wie Länge, Breite und Höhe, um die maximalen, äußeren Abmaße bzw. maximalen, äußeren Abmessungen bzw. maximalen, äußeren Dimensionen bzw. maximalen, äu ßeren Maße, wie maximale Länge, maximale Breite und maximale Höhe, des ent sprechenden Bauteiles handeln. Somit kann also der „Bauraum“ von der konkreten, komplexen Form eines Bauteils, wie einer Übertragungseinrichtung, zum Beispiel ei ner schaltbaren Kupplungsvorrichtung, abweichen, und die konkrete Form zu einem Quader oder aber zu einem sogenannten allgemeinen Zylinder, wie er aus der Ma thematik bekannt ist, vereinfachen.
Nochmals mit anderen Worten beschrieben kann unter dem Begriff „Bauraum“ in der vorliegenden Beschreibung verstanden werden, dass ein Quader mit einer Höhe, ei ner Länge und einer Breite, über eine Übertragungseinrichtung und/oder über eine elektrische Maschine und/oder über einen Rotorträger gestülpt wird, wobei die Über tragungseinrichtung bzw. die elektrische Maschine bzw. der Rotorträger an den Flä chen des Quaders kontaktierend anliegt.
Anders ausgedrückt, passt eine Übertragungseinrichtung und/oder eine elektrische Maschine und/oder einen Rotorträger der elektrischen Maschine genau in den Bau raum eines Quaders oder eines allgemeinen Zylinders.
Auch kann unter dem Begriff „Bauraum“ in der vorliegenden Beschreibung verstanden werden, dass ein allgemeiner Zylinder, mit einem beliebigen Verlauf innerhalb einer Ebene, entlang einer bestimmten Strecke verschoben wird, wobei die Strecke nicht in der Ebene enthalten ist, in der der allgemeine Zylinder einen beliebigen Verlauf auf weist. Hierbei kann die Strecke z. B. entlang der axialen Richtung verschoben werden. Des Weiteren können Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Niete, mit denen eine Übertragungseinrichtung und/oder eine elektrische Maschine und/oder einen Rotor träger mit einem weiteren Bauteil, wie einer Welle oder einer Übersetzung oder einer Kupplungsvorrichtung, verbunden ist, nicht zum Bauraum gezählt werden.
Der Bauraum der ersten Übertragungseinrichtung oder einer zweiten Übertragungs einrichtung oder der ersten elektrischen Maschine oder einer zweiten elektrischen Maschine oder eines Rotorträgers kann von dem Produkt aus der maximalen Fläche, welche senkrecht zur axialen Richtung orientiert sein kann, und der maximalen Breite, welche in axiale Richtung orientiert sein kann, gebildet werden. Dabei kann die maxi male Fläche, welche senkrecht zur axialen Richtung orientiert sein kann, von einer maximalen Länge und einer maximalen Höhe gebildet werden, die beide senkrecht zur axialen Richtung, ähnlich einer radialen Richtung, orientiert sein können.
Ferner kann die maximale Breite ähnlich einem Normalenvektor senkrecht auf der maximalen Fläche stehen, wie es beispielsweise aus der Mathematik bekannt ist. Da bei kann die maximale Fläche von der maximalen Länge und der maximalen Höhe gebildet werden, die beide senkrecht zur axialen Richtung orientiert sind, in welche die maximale Breite orientiert ist.
Grundsätzlich kann für die vorliegende Beschreibung festgehalten werden, dass eine maximale Fläche senkrecht zur axialen Richtung orientiert ist, und dass eine maxima le Breite in axiale Richtung orientiert ist. Dabei kann die maximale Fläche von einer maximalen Länge und einer maximalen Höhe gebildet werden, die beide senkrecht zur axialen Richtung oder zur maximalen Breite orientiert sein können.
Die maximale Fläche und die maximale Breite der ersten elektrischen Maschine und/oder einer zweiten elektrischen Maschine kann, wie bereits angedeutet, von den maximalen äußeren Abmaßen bzw. maximalen äußeren Abmessungen bzw. maxima len äußeren Dimensionen bzw. maximalen äußeren Maßen, wie maximaler Länge, maximaler Breite und maximaler Höhe des Stators der jeweiligen elektrischen Ma schine gebildet werden.
Wie ebenfalls erwähnt, können sich Länge und Höhe in Richtungen erstrecken, die senkrecht zur axialen Richtung ausgerichtet ist, wobei die Breite gleichorientiert zum Verlauf der axialen Richtung ausgerichtet sein kann. Ferner kann die maximale Fläche und die maximale Breite der ersten Übertragungs einrichtung und/oder einer zweiten Übertragungseinrichtung von deren maximalen äußeren Abmaßen bzw. maximalen äußeren Abmessungen bzw. maximalen äußeren Dimensionen bzw. maximalen äußeren Maßen, wie maximaler Länge, maximaler Brei te und maximaler Höhe, gebildet werden.
Zudem kann die maximale Fläche des Rotors oder des Rotorträgers, welche senk recht zur axialen Richtung orientiert sein kann, geringer sein als die maximale Fläche des Stators, die senkrecht zur axialen Richtung orientiert sein kann, wobei die maxi male Breite des Rotors, die in axiale Richtung orientiert sein kann, gleich oder gerin ger ist als die maximale Breite des Stators, die in axiale Richtung orientiert sein kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird mit vorgenannten Merkmalen festgehalten, dass der Rotor oder der Rotorträger senkrecht zur axialen Richtung nicht größer und in axialer Richtung nicht breiter ausgebildet sind, als der Stator.
Auch kann die maximale Fläche der ersten Übertragungseinrichtung und/oder einer zweiten Übertragungseinrichtung, die jeweils senkrecht zur axialen Richtung orientiert sein können, geringer sein als die maximale Fläche des jeweiligen Rotorträgers, die senkrecht zur axialen Richtung orientiert sein kann. Somit kann die Übertragungsrich tung innerhalb des Rotorträgers angeordnet sein.
Die maximale Breite der ersten und/oder einer zweiten Übertragungseinrichtung kann gleich oder geringer sein als die maximale Breite des Stators oder des Rotorträgers oder des Rotors in axialer Richtung, sodass die erste und/oder eine zweite Übertra gungseinrichtung in axialer Richtung eine ähnliche oder geringere Breite aufweist als der Rotor oder der Stator. Dadurch ist in axialer Richtung die Übertragungseinrichtung vollständig im Inneren des Rotors oder des Stators anordenbar.
Die erste Übertragungseinrichtung kann an dem Rotorträger angeordnet sein. Dabei kann die erste Übertragungseinrichtung zumindest teilweise integral mit dem Rotor träger ausgebildet sein. Eine integrale Ausbildung von mehreren Bauteilen verringert den Komplexitätsgrad des Antriebsstrang und senkt somit Kosten bei der Produktion.
Ferner kann der Rotor sowie der Rotorträger der ersten elektrischen Maschine eine Eingangs- und eine Ausgangsseite aufweisen. Hierbei ist es möglich, dass an der Eingangsseite die Eingangswelle und/oder an der Ausgangsseite die erste Übertra gungseinrichtung angeordnet ist. Des Weiteren kann der Antriebsstrang eine Zwischenwelle umfassen, mit welcher die erste Übertragungseinrichtung verbunden ist und welche sich in axialer Richtung er streckt. Mithilfe einer Zwischenwelle kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle durch beispielsweise eine Übersetzung gewandelt werden oder durch beispielsweise eine schaltbare Kupplungsvorrichtung von nachfolgenden Bauteilen getrennt werden.
Denkbar ist, dass die erste Übertragungseinrichtung verzahnte Elemente zur Realisie rung einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswelle aufweist, sodass eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Rotorträ ger der ersten elektrischen Maschine und der Zwischenwelle des Antriebsstrangs rea lisierbar ist. Dadurch kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle auf die Zwischenwelle übertragen werden.
In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass die erste Übertragungseinrichtung ein Hohlrad und ein Zahnrad jeweils als verzahntes Element aufweisen.
Dabei kann das Zahnrad mit dem Hohlrad im Eingriff stehen, sodass das Zahnrad im Hohlrad abwälzen kann.
Ferner kann das Zahnrad an der Zwischenwelle angeordnet sein, wobei der Rotorträ ger das Hohlrad aufweisen kann, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl des Hohlrades auf das Zahnrad und somit auf die Zwischenwelle übertragbar ist.
Der Antriebsstrang kann auch eine Zwischenwelle umfassen, mit welcher die erste Übertragungseinrichtung verbunden ist und welche sich in axialer Richtung erstreckt.
Hierbei kann die erste Übertragungseinrichtung als schaltbare Kupplungsvorrichtung, beispielsweise als Lamellen-, Klauen- oder als Scheibenkupplung, ausgebildet sein, sodass eine lösbare Verbindung zwischen dem Rotorträger der ersten elektrischen Maschine und der Zwischenwelle realisierbar ist. Dadurch ist ein Drehmoment und ei ne Drehzahl von der Eingangswelle auf die Zwischenwelle übertragbar oder eben nicht.
Ferner kann die erste Übertragungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Kupp lungspartner sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken der Kupplungspartner miteinander aufweisen. Die erste Übertragungseinrichtung kann eingerichtet und ausgebildet sein, den ersten Kupplungspartner und den zweiten Kupplungspartner in einen lösbaren Eingriff zu bringen, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle auf die Zwischenwelle übertragbar sind, oder aber eben nicht.
Des Weiteren kann der erste Kupplungspartner an dem Rotorträger der ersten elektri schen Maschine angeordnet sein, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebilde ten ersten Übertragungseinrichtung auf die Zwischenwelle übertragbar ist.
Zudem kann der zweite Kupplungspartner an der Zwischenwelle angeordnet sein, so dass ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Zwischenwelle durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten ersten Übertragungseinrichtung übertragbar ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der erste Kupplungspartner der ersten Über tragungseinrichtung integral mit dem Rotorträger der ersten elektrischen Maschine ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Zusammenbau des Antriebsstrang verein facht werden, da dieser aus weniger Teilen besteht und somit die Herstellung bzw. der Zusammenbau beschleunigt werden kann. Auch kann damit die axiale Länge des An triebsstrangs geringgehalten werden.
Abschließend sei noch erwähnt, dass die Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken an der ersten elektrischen Maschine oder an der Zwischenwelle angeordnet sein kann. Je nach Antriebsstrang ist die Anordnung an dem einen oder anderen Bauteil zum Bei spiel hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums sinnvoller.
Der Antriebsstrang kann eine zweite elektrische Maschine umfassen, die mit der Zwi schenwelle drehmomentübertragend verbindbar oder lösbar verbindbar oder lösbar verbunden ist.
Dabei können die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine nicht koaxial zueinander angeordnet sein. Dies kann beispielsweise dann günstig sein, wenn die erste Übertragungseinrichtung als Übersetzung, z. B. mit einem Hohl rad, ausgebildet ist.
Die zweite elektrische Maschine kann einen Rotor mit einem Rotorträger, einen Stator sowie einen Bauraum für den Einbau umfassen, welcher von den äußeren Abmes- sungen des Stators der zweiten elektrischen Maschine gebildet wird und in welchem der Rotorträger der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Des Weiteren kann der Antriebsstrang eine zweite Übertragungseinrichtung zur Über tragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Zwischenwelle auf eine Aus gangswelle umfassen.
Die zweite Übertragungseinrichtung kann einen Bauraum für den Einbau aufweisen, welcher von den äußeren Abmessungen der zweiten Übertragungseinrichtung gebil det wird.
Hierbei kann die zweite Übertragungseinrichtung so am Rotorträger der zweiten elektrischen Maschine angeordnet sein, dass sich der Bauraum der zweiten Übertra gungseinrichtung und der Bauraum der zweiten elektrischen Maschine überschnei den, wodurch der Bauraum der zweiten Übertragungseinrichtung wenigstens teilweise innerhalb oder vollständig innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Auf diese Weise benötigt der Antriebsstrang einen im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Bedarf an axialem Bauraum bzw. weist der Antriebs strang eine geringere axiale Länge auf. Anders ausgedrückt, überschneiden sich, wie bereits erwähnt, der Bauraum der zweiten Übertragungseinrichtung und der Bauraum der zweiten elektrischen Maschine bzw. ist die zweite Übertragungseinrichtung inner halb der zweiten elektrischen Maschine angeordnet. Eben durch das Teilen eines ge meinsamen Bauraums bzw. eines Raums, in dem sich die Bauräume der zweiten Übertragungseinrichtung und der zweiten elektrischen Maschine überschneiden, kann eben genau dieser Raum bzw. dessen axiale Länge, um den sich beide überschnei den, im gesamten Antriebsstrang eingespart werden. Somit kann also der Antriebs strang um den Raum bzw. um die axiale Länge, welchen bzw. welche sich die zweite Übertragungseinrichtung und die zweite elektrische Maschine teilen bzw. sich über schneiden, kürzer ausgestaltet werden.
Die zweite Übertragungseinrichtung kann als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausge bildet sein. Dadurch ist es möglich, innerhalb des Antriebsstrangs gezielt die Übertra gung eines Drehmoments und einer Drehzahl zu steuern. Ferner ist es dadurch mög lich, unnötiges Mitlaufen der elektrischen Maschine zu unterbinden, wenn z. B. ledig lich der Antrieb von einer Verbrennungskraftmaschine und/oder von einer elektrischen Maschine gewünscht wird. In axialer Richtung kann die zweite Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum wenigstens teilweise oder vollständig innerhalb des Bauraums der zweiten elektri schen Maschine angeordnet sein. Je mehr die zweite Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine angeord net ist, desto größer ist die Einsparung hinsichtlich des Bauraums bzw. hinsichtlich der axialen Länge. Somit kann also im Falle der vollständigen Anordnung der zweiten Übertragungseinrichtung innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine das größte Maß an axialer Baulänge bzw. das größte Maß an Bauraum eingespart werden.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass in axialer Richtung der Bauraum der zweiten Übertragungseinrichtung wenigstens zu 50 % oder wenigstens zu 80 % oder vollständig innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Auch hier gilt, je mehr die zweite Übertragungseinrichtung innerhalb des Bau raums der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist, desto größer das Maß an axialer Baulänge, das im Vergleich zum Stand der Technik eingespart werden kann.
Ferner kann der Rotorträger einen Bauraum für den Einbau aufweisen, welcher von den äußeren Abmessungen des Rotorträgers gebildet wird, wobei die zweite Übertra gungseinrichtung oder deren Bauraum in axialer Richtung wenigstens teilweise, we nigstens zu 50 % oder wenigstens zu 80 % oder vollständig innerhalb des Bauraums des Rotorträgers angeordnet ist. Auf diese Weise kann im Falle einer Anordnung der zweiten Übertragungseinrichtung am Rotorträger der zweiten elektrischen Maschine ein Höchstmaß an axialer Länge bzw. an Bauraum in axialer Richtung eingespart werden. Anders ausgedrückt kann somit der Antriebsstrang auf maximale Weise ver kürzt werden.
Generell gesagt verhält es sich so, dass je höher der Anteil des Bauraums der zweiten Übertragungseinrichtung innerhalb des Bauraums des Rotorträgers oder der zweiten elektrischen Maschine, desto höher die Einsparung an axialem Bauraum.
Zudem ist es möglich, dass in radialer Richtung die zweite Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum vollständig innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Auch kann es sein, dass der Rotorträger einen Bauraum für den Einbau aufweist, wel cher von den äußeren Abmessungen des Rotorträgers gebildet wird, wobei in radialer Richtung die zweite Übertragungseinrichtung bzw. deren Bauraum teilweise, wenigs tens zu 50 % oder vollständig innerhalb des Bauraums des Rotorträgers angeordnet ist. Auch hier gilt, je höher der Integrationsgrad der zweiten Übertragungseinrichtung innerhalb des Bauraums der zweiten elektrischen Maschine, desto platzsparender kann der Antriebsstrang in radialer Richtung verwirklicht werden.
Des Weiteren kann die zweite elektrische Maschine einen Eingang und einen Aus gang aufweisen, wobei am Eingang die Zwischenwelle angeordnet sein kann.
Zudem kann der Antriebsstrang eine Ausgangswelle umfassen, die am Ausgang der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Mithilfe der Ausgangswelle kann ein Drehmoment und eine Drehzahl aus dem Antriebsstrang herausgeführt werden und beispielsweise auf eine Getriebeeingangswelle übertragen werden.
Hierbei kann die Ausgangswelle mit dem Rotorträger der zweiten elektrischen Ma schine dauerhaft drehfest verbunden sein, sodass ein Abkoppeln der zweiten elektri schen Maschine von der Ausgangswelle nicht möglich ist
Die zweite Übertragungseinrichtung kann so eingerichtet und ausgebildet sein, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle und/oder der zweiten elektri schen Maschine auf eine Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragbar oder zu- schaltbar übertragbar sind. Anders ausgedrückt, kann die zweite Übertragungseinrich tung so eingerichtet und ausgebildet sein, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl in drei Szenarien übertragen werden kann. In einem ersten Szenario kann ein Drehmo ment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle auf die Ausgangswelle übertragen werden, ohne dass die zweite elektrische Maschine mitwirkt. In einem zweiten Szena rio kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle und von der zwei ten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle übertragen werden. In einem dritten Szenario kann ein Drehmoment und eine Drehzahl nur von der zweiten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle übertragen werden.
Die zweite Übertragungseinrichtung kann als schaltbare Kupplungsvorrichtung, bei spielsweise als Lamellen-, Klauen- oder als Scheibenkupplung, ausgebildet sein, so dass eine lösbare Verbindung zwischen dem Rotorträger der zweiten elektrischen Maschine, der Zwischenwelle und/oder der Ausgangswelle realisierbar ist. Dadurch kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle und/oder der zweiten elektrischen Maschine auf eine Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragen wer den oder zuschaltbar übertragen werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass die zweite Übertragungseinrichtung einen ersten, zweiten und/oder einen dritten Kupplungspartner sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken der Kupplungspartner miteinander aufweist.
Dabei kann die zweite Übertragungseinrichtung eingerichtet und ausgebildet sein, den ersten Kupplungspartner und den zweiten Kupplungspartner in einen lösbaren Eingriff zu bringen oder den zweiten Kupplungspartner und den dritten Kupplungspartner in einen lösbaren Eingriff zu bringen oder alle drei Kupplungspartner miteinander in ei nen lösbaren Eingriff zu bringen. Somit kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle und/oder von der zweiten elektrischen Maschine auf die Aus gangswelle übertragbar oder zuschaltbar übertragbar sein. In einem ersten Szenario kann also ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle auf die Aus gangswelle übertragen werden, wenn beispielsweise der erste und der zweite Kupp lungspartner im Eingriff sind. Dabei kann die zweite elektrische Maschine von der Ausgangswelle abgekoppelt sein. In einem zweiten Szenario kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle und von der zweiten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle übertragen werden, wenn beispielsweise der erste, der zweite und der dritte Kupplungspartner im Eingriff sind. In einem dritten Szenario kann ein Drehmoment und eine Drehzahl von der zweiten elektrischen Maschine auf die Aus gangswelle übertragen werden, wenn zum Beispiel der zweite und der dritte Kupp lungspartner im Eingriff sind. Dabei kann die erste elektrische Maschine von der Aus gangswelle abgekoppelt sein.
Konkreter dargestellt kann der erste Kupplungspartner an der Zwischenwelle ange ordnet sein, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertra gungseinrichtung auf die Ausgangswelle übertragbar ist.
Ferner kann der zweite Kupplungspartner an der Ausgangswelle angeordnet sein, so dass ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Ausgangswelle durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung übertragbar ist. Zudem kann der dritte Kupplungspartner an der zweiten elektrischen Maschine, bei spielsweise an deren Rotorträger, angeordnet sein, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der zweiten elektrischen Maschine durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung auf die Aus gangswelle übertragbar oder zuschaltbar übertragbar ist.
Zur Senkung von Herstellungskosten kann der zweite oder dritte Kupplungspartner der zweiten Übertragungseinrichtung integral mit dem Rotorträger der zweiten elektri schen Maschine ausgebildet sein.
Ferner ist es möglich, dass die Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken an der zweiten elektrischen Maschine oder an der Zwischenwelle oder an der Ausgangswelle ange ordnet ist. Es ist also möglich, die Vorrichtung zum Ein - und Ausrücken an einem be liebigen Ort innerhalb des Antriebsstrang anzubringen, welcher sich am besten eignet, z. B. hinsichtlich des Platzbedarfs.
Des Weiteren ist denkbar, dass die Ausgangswelle als Teil einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl im Zusammenspiel mit einer Ge triebeeingangswelle ausgebildet ist.
Hierbei kann die Ausgangswelle ein Zahnrad zu Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Ausgangswelle auf eine Getriebeeingangswelle umfassen.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Zahnrad mit der Aus gangswelle einteilig ausgebildet ist.
Ferner können die Ausgangswelle und das Zahnrad über eine Welle-Nabe- Verbindung miteinander verbunden sein.
Im Lichte der obigen Ausführungen kann die erste elektrische Maschine als Antrieb eines Fahrzeuges und/oder als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges ausgebildet sein.
Ergänzend oder alternativ hierzu kann die zweite elektrische Maschine als Antrieb ei nes Fahrzeuges und/oder als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Ge nerator zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass beide elektrische Maschine ein Fahr zeug antreiben und/oder für dieses bzw. für dessen Antrieb Energie erzeugen. Der Antriebsstrang kann auch ausgebildet sein, mehrere Betriebsmodi zu realisieren.
In einem ersten Betriebsmodus kann lediglich die erste elektrische Maschine, antreib- bar von einer Verbrennungskraftmaschine, als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Generator zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges genutzt werden. Im ersten Betriebsmodus kann die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle und/oder der zweiten elektrischen Maschine nicht auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs über tragen wird. Dieser erste Betriebsmodus dient also dazu, im Stand eines Fahrzeuges elektrische Energie für beispielsweise eine Batterie zu erzeugen. So ist im ersten Be triebsmodus die zweite elektrische Maschine deaktiviert. Konkreter ausgedrückt, kann im ersten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass diese geöffnet ist und die Kupplungspartner nicht im Eingriff sind, um weder Drehzahl noch Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen.
In einem zweiten Betriebsmodus kann die zweite elektrische Maschine als Antrieb ei nes Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine als Generator zum Erzeugen von Energie genutzt werden. Dieser zweite Betriebsmodus dient somit als serieller Hybrid antrieb, in dem die zweite elektrische Maschine als Antriebsmaschine wirkt und eine Verbrennungskraftmaschine als Antriebsmaschine für die erste elektrische Maschine zum Erzeugen elektrischer Energie genutzt wird. Im zweiten Betriebsmodus kann die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle nicht auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragen wird, jedoch ein Drehmoment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragen wird. Anders ausge drückt, kann im zweiten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung so ange steuert werden, dass der erste Kupplungspartner an der Zwischenwelle und der zwei te Kupplungspartner an der Ausgangswelle nicht im Eingriff sind, hingegen können der zweite und dritte Kupplungspartner schon im Eingriff sein. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang zum rein elektrischen Antreiben der Räder eines Fahrzeuges ge nutzt werden. Genauer geschildert, kann im zweiten Betriebsmodus die zweite Über tragungseinrichtung so angesteuert werden, dass die Kupplungspartner an Zwi schenwelle und an Ausgangswelle nicht im Eingriff sind. Zudem kann die zweite Über tragungseinrichtung so angesteuert werden, dass die Kupplungspartner an zweiter elektrischer Maschine und an der Ausgangswelle im Eingriff sind. In einem dritten Betriebsmodus kann die zweite elektrische Maschine als Antrieb ei nes Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine, antreibbar von einer Verbren nungskraftmaschine, als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Antriebs verstärker für die zweite elektrische Maschine genutzt werden. Im dritten Betriebsmo dus kann die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass ein Dreh moment und eine Drehzahl der Zwischenwelle auf die Ausgangswelle des Antriebs strangs und ein Drehmoment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragen wird. Genauer gefasst, kann im dritten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass eine Drehzahl und ein Drehmoment sowohl von der Zwischenwelle als auch von der zweiten elektrischen Maschine auf Ausgangswelle übertragbar sind. Somit können alle Kupplungspartner miteinander im Eingriff sein.
Dieser dritte Betriebsmodus kann einen parallelen Hybridantrieb realisieren, in dem eine Verbrennungskraftmaschine und zusätzlich die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine als Antriebsmaschine auf die Ausgangswel le wirken.
Ferner kann in einem vierten Betriebsmodus die erste elektrische Maschine, antreib bar von einer Verbrennungskraftmaschine, als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Antriebsverstärker genutzt werden. Dabei kann im vierten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs übertragen wird, jedoch kein Drehmoment und keine Drehzahl der zweiten elektri schen Maschine auf die Ausgangswelle des Antriebsstrangs. Genauer geschildert, kann im vierten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung so angesteuert werden, dass die Kupplungspartner an Zwischenwelle und an Ausgangswelle im Ein griff sind, hingegen an zweiter elektrischer Maschine und an der Ausgangswelle nicht im Eingriff sind. Genauer geschildert, kann im vierten Betriebsmodus die zweite Über tragungseinrichtung so angesteuert werden, dass der erste Kupplungspartner an der Zwischenwelle und der zweite Kupplungspartner an der Ausgangswelle im Eingriff sind. Hingegen können der zweite und dritte Kupplungspartner nicht im Eingriff sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Betriebsmodi miteinander kombinier bar sind. So ist beispielsweise der erste, zweite und dritte Betriebsmodus in einem Ausführungsbeispiel miteinander kombinierbar. Es können aber auch der erste, zwei te, dritte und vierte Betriebsmodus in einem Ausführungsbeispiel miteinander kombi niert werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschi ne und/oder eine Torsionsdämpfereinrichtung umfasst. Dabei kann die Verbrennungs kraftmaschine mit der Torsionsdämpfereinrichtung verbunden sein, beispielsweise drehfest verbunden sein. Die Verbindung kann beispielsweise dergestalt sein, dass die Torsionsdämpfereinrichtung an einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist. Die Torsionsdämpferrichtung wiederum kann an ihrer Eingangsseite an der Verbrennungskraftmaschine und an ihrer Ausgangsseite an der Eingangswelle angeordnet sein.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
Fig. 1 eine schematische Ansicht auf einen Antriebsstrang nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht auf einen Antriebsstrang nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Ge genstände verwendet.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht auf einen Antriebsstrang 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Genauer dargestellt zeigt Figur 1 einen Antriebsstrang 1 für ein Hybridkraftfahrzeug mit einer Eingangswelle 2. Die Eingangswelle 2 erstreckt sich in axialer Richtung A und ist mit einer Torsionsdämpfereinrichtung 3 und mit einer Verbrennungskraftma schine 4 dauerhaft drehfest verbunden.
Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine 4 mit der Torsionsdämpfereinrichtung 3 der gestalt verbunden, dass die Torsionsdämpfereinrichtung 3 an einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 3 befestigt ist. Konkret ist die Torsionsdämpferrichtung 3 an ihrer Eingangsseite an der Verbrennungskraftmaschine 4 und an ihrer Ausgangs seite an der Eingangswelle 2 angeordnet.
Zudem hat der Antriebsstrang 1 eine erste elektrische Maschine 5, die unmittelbar an der Eingangswelle 2 und dauerhaft mit der Eingangswelle 2 drehfest verbunden ist.
Die erste elektrische Maschine 5 hat einen Rotor 6 mit einem Rotorträger 7 sowie ei nen Stator 8.
Wie in Figur 1 gezeigt, hat die erste elektrische Maschine 5 einen Bauraum B1 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen 5L, 5B, 5H des Stators 8 gebildet wird und innerhalb welchem der Rotorträger 7 angeordnet ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die erwähnten Längen aller elektrischer Maschinen mit ihren Statoren, Rotoren und Rotorträgern oder die erwähnten Längen von Über tragungseinrichtungen in der zweidimensionalen Darstellung der Figuren exempla risch mit L angedeutet sind. In der Realität wäre jede Länge senkrecht zur Blattebene der Figuren orientiert. Aufgrund des Umstandes, dass es sich im vorliegenden Kontext um rotierende Bauteile handelt, kann die Länge denselben Betrag wie die Höhe auf weisen.
Ferner ist in Figur 1 gezeigt, dass der Antriebsstrang 1 eine erste Übertragungsein richtung 9 zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Ein gangswelle 2 auf eine Zwischenwelle 12 hat.
Die erste Übertragungseinrichtung 9 weist einen Bauraum B2 für den Einbau auf, wel cher von den äußeren Abmessungen 9L, 9B, 9H der ersten Übertragungseinrichtung 9 gebildet wird.
Hierbei ist die erste Übertragungseinrichtung 9 so am Rotorträger 7 der ersten elektri schen Maschine 5 angeordnet, dass sich der Bauraum B2 der ersten Übertragungs einrichtung 9 und der Bauraum B1 der ersten elektrischen Maschine 5 überschneiden. Genauer geschildert ist der Bauraum B2 der ersten Übertragungseinrichtung 9 voll ständig innerhalb des Bauraums B1 der ersten elektrischen Maschine 5 angeordnet.
Eben durch das Teilen eines gemeinsamen Bauraums bzw. eines Raums, in dem sich die Bauräume B1 , B2 der ersten Übertragungseinrichtung 9 und der ersten elektri schen Maschine 5 überschneiden, kann eben genau dieser Raum bzw. dessen axiale Länge im gesamten Antriebsstrang 1 eingespart werden. Somit kann also der An- triebsstrang 1 um den Raum bzw. um die axiale Länge, welchen bzw. welche sich die erste Übertragungseinrichtung 9 und die erste elektrische Maschine 5 teilen, kürzer ausgestaltet werden.
Wie Figur 1 zu entnehmen, ist die erste Übertragungseinrichtung 9 als Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswelle 2 ausgebil det. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es alternativ auch möglich ist, dass die erste Übertragungseinrichtung 9 als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist.
Noch konkreter ausgeführt, ist in axialer Richtung A die erste Übertragungseinrichtung 9 vollständig innerhalb des Bauraums B1 der ersten elektrischen Maschine 5 ange ordnet ist.
Anders ausgedrückt, ist in axialer Richtung A der Bauraum B2 der ersten Übertra gungseinrichtung 9 vollständig innerhalb des Bauraums B1 der ersten elektrischen Maschine 5 angeordnet.
Des Weiteren hat der Rotorträger 7 einen Bauraum B3 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen 7L, 7B, 7H des Rotorträgers 7 gebildet wird, wobei die erste Übertragungseinrichtung 9 bzw. deren Bauraum B2 in axialer Richtung A we nigstens zu 80 % innerhalb des Bauraums B3 des Rotorträgers 7 angeordnet ist.
In radialer Richtung R ist die erste Übertragungseinrichtung 9 vollständig innerhalb des Bauraums B1 der ersten elektrischen Maschine 5 und auch vollständig innerhalb des Bauraums B3 des Rotorträgers 7 angeordnet.
Des Weiteren zeigt Figur 1 , dass die erste Übertragungseinrichtung 9 an dem Rotor träger 7 angeordnet ist, wobei die erste Übertragungseinrichtung 9 zumindest teilwei se integral mit dem Rotorträger 7 ausgebildet ist.
Dabei hat der Rotor 6 sowie der Rotorträger 7 der ersten elektrischen Maschine 5 eine Eingangs- 10 und eine Ausgangsseite 11, wobei an der Eingangsseite 10 die Ein gangswelle 2 und an der Ausgangsseite 11 die erste Übertragungseinrichtung 9 an geordnet ist.
Ferner ist in Figur 1 gezeigt, dass der Antriebsstrang 1 eine Zwischenwelle 12 hat, mit welcher die erste Übertragungseinrichtung 9 verbunden ist und welche sich in axialer Richtung A erstreckt. Die erste Übertragungseinrichtung 9 hat verzahnte Elemente 9A, 9C zur Realisierung einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Ein gangswelle 2, sodass eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Rotorträger 7 der ersten elektrischen Maschine 5 und der Zwischenwelle 12 des Antriebsstrangs 1 reali siert ist. Dadurch ist ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle 2 auf die Zwischenwelle 12 übertragbar.
Gemäß Figur 1 hat die erste Übertragungseinrichtung 9 ein Hohlrad 9A und ein Zahn rad 9C jeweils als verzahntes Element, wobei das Zahnrad 9C mit dem Hohlrad 9A im Eingriff steht, sodass das Zahnrad 9C im Hohlrad 9A abwälzen kann.
Das Zahnrad 9C ist an der Zwischenwelle 12 angeordnet, wobei der Rotorträger 7 das Hohlrad 9A aufweist, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl des Hohlrades 9A auf das Zahnrad 9C und somit auf die Zwischenwelle 12 übertragbar ist.
In Figur 1 ist ferner dargestellt, dass der Antriebsstrang 1 eine zweite elektrische Ma schine 13 hat, die mit der Zwischenwelle 12 drehmomentübertragend lösbar verbind bar ist.
Die zweite elektrische Maschine 13 hat einen Rotor 14 mit einem Rotorträger 15 so wie einen Stator 16 und einen Bauraum B4 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen 13L, 13B, 13H des Stators 16 der zweiten elektrischen Maschine 13 gebildet wird und in welchem der Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet ist.
Des Weiteren hat der Antriebsstrang 1 eine zweite Übertragungseinrichtung 17 zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Zwischenwelle 12 auf eine Ausgangswelle 20.
Die zweite Übertragungseinrichtung 17 weist einen Bauraum B5 für den Einbau auf, welcher von den äußeren Abmessungen 17L, 17B, 17H der zweiten Übertragungsein richtung 17 gebildet wird.
Dabei ist die zweite Übertragungseinrichtung 17 so am Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet, dass sich der Bauraum B5 der zweiten Über tragungseinrichtung 17 und der Bauraum B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 überschneiden. Konkret dargestellt ist der Bauraum B5 der zweiten Übertragungsein- richtung 17 vollständig innerhalb des Bauraums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet.
So ist in axialer Richtung A und in radialer Richtung R die zweite Übertragungseinrich tung 17 vollständig innerhalb des Bauraums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. Denn je mehr die zweite Übertragungseinrichtung 17 innerhalb des Bau raums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet ist, desto größer ist die Einsparung hinsichtlich des Bauraums bzw. hinsichtlich der axialen Länge.
Noch genauer geschildert, hat der Rotorträger 15 der zweiten Übertragungseinrich tung 17 einen Bauraum B6 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen 15L, 15B, 15H des Rotorträgers 15 gebildet wird, wobei die zweite Übertragungsein richtung 17 vollständig innerhalb des Bauraums B6 des Rotorträgers 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Höchstmaß an axialer Länge bzw. an Bauraum in axialer Richtung eingespart.
Wie in Figur 1 dargestellt, ist die zweite Übertragungseinrichtung 17 als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildet.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, wie sich der Bauraum einer Übertragungsein richtung und/oder einer elektrischen Maschine bestimmt.
Der Bauraum der ersten bzw. der zweiten Übertragungseinrichtung 9, 17 oder der ers ten oder der zweiten elektrischen Maschine 5, 13 wird von dem Produkt aus der ma ximalen Fläche, welche senkrecht zur axialen Richtung A orientiert ist, und der maxi malen Breite B, welche in axialer Richtung A orientiert ist, gebildet.
Hierbei steht die maximale Breite B ähnlich einem Normalenvektor senkrecht auf der maximalen Fläche, die von der Länge und der Höhe gebildet wird, wobei die Länge bezugnehmend auf Figur 1 senkrecht zur Blattebene orientiert ist.
Die maximale Fläche und die maximale Breite 5B, 13B der ersten elektrischen Ma schine 5 und der zweiten elektrischen Maschine 13 werden von den äußeren Abma ßen, wie maximale Länge, maximale Breite und maximale Höhe, des Stators 8, 16 der jeweiligen elektrischen Maschine 5, 13 gebildet. Gleiches gilt für die erste und zweite Übertragungseinrichtung 9, 17.
Dabei ist stets die maximale Fläche des Rotors 6, 14 oder des Rotorträgers 7, 15, die senkrecht zur axialen Richtung A orientiert ist, geringer ist als die maximale Fläche des Stators 8, 16, die ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A orientiert ist, wobei die maximale Breite B des Rotors 6, 14 geringer ist als die maximale Breite B des Sta tors 8, 16. Beide maximalen Breiten sind, wie bereits erwähnt, in axiale Richtung A orientiert.
Auch sind die maximalen Flächen der ersten und der zweiten Übertragungseinrich tung 9, 17, die senkrecht zur axialen Richtung A orientiert sind, geringer als die maxi male Fläche des jeweiligen Rotorträgers 7, 15, die ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A orientiert ist.
Die maximale Breite 9B, 17B der ersten und zweiten Übertragungseinrichtung 9, 17 ist geringer als die maximale Breite 8B, 16B, des Stators 8, 16 oder des Rotorträgers 7,
15 oder des Rotors 6, 14 in axialer Richtung A, sodass die erste und zweite Übertra gungseinrichtung 5, 13 in axialer Richtung A eine geringere Breite 5B, 13B aufweisen als der Rotor 6, 14 oder des Rotorträgers 7, 15 oder der Stator 8, 16.
Dadurch sind in axialer Richtung A die Übertragungseinrichtungen 9, 17 nahezu voll ständig im Inneren der Rotoren 6, 14 angeordnet.
Mit Blick auf Figur 1 ist zu erkennen, dass die zweite elektrische Maschine 13 einen Eingang 18 und einen Ausgang 19 hat, wobei am Eingang 18 die Zwischenwelle 12 angeordnet ist.
Wie bereits angedeutet, hat der Antriebsstrang 1 eine Ausgangswelle 20, die am Aus gang 19 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet ist. Genauer dargestellt, ist die Ausgangswelle 20 mit dem Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 dauerhaft drehfest verbunden, sodass ein Abkoppeln der zweiten elektrischen Ma schine 13 von der Ausgangswelle 20 nicht möglich ist.
Dabei ist die zweite Übertragungseinrichtung 17 so eingerichtet und ausgebildet, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 oder der zweiten elektri schen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 zuschaltbar über tragbar sind. Es ist aber auch möglich, dass mithilfe der zweiten Übertragungseinrich tung 17 ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 und der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 zuschaltbar übertragbar sind.
Wie oben angedeutet, ist die zweite Übertragungseinrichtung 17 als schaltbare Kupp lungsvorrichtung, beispielsweise als Lamellen-, Klauen- oder als Scheibenkupplung, ausgebildet, sodass eine lösbare Verbindung zwischen dem Rotorträger 15 der zwei ten elektrischen Maschine 13 und der Zwischenwelle 12 realisierbar ist, wodurch ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 zuschaltbar übertragbar ist.
Des Weiteren ist in Figur 1 zu erkennen, dass die zweite Übertragungseinrichtung 17 einen ersten und einen zweiten Kupplungspartner 17X, 17Y sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (nicht dargestellt) der Kupplungspartner miteinander hat.
Die zweite Übertragungseinrichtung 17 ist dabei eingerichtet und ausgebildet, den ers ten Kupplungspartner 17X und den zweiten Kupplungspartner 17Y in einen lösbaren Eingriff zu bringen, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 und von der zweiten elektrischen Maschine 17 auf die Ausgangswelle 20 übertrag bar sind. Sind hingegen der erste und zweite Kupplungspartner 17X, 17Y nicht im Eingriff, so kann nur die zweite elektrische Maschine 17 ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Ausgangswelle 20 übertragen.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist der erste Kupplungspartner 17X an der Zwischenwelle 12 angeordnet, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung 17 auf die Ausgangswelle 20 übertragbar ist.
Der zweite Kupplungspartner 17Y ist an der Ausgangswelle 20 angeordnet, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Ausgangswelle 20 durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung 17 übertragbar ist. Wie bereits erwähnt, kann bei geöffneter Kupplungsvorrichtung bzw. bei geöffneter zweiter Übertragungseinrichtung 17 nur ein Drehmoment und eine Drehzahl von der zweiten elektrischen Maschine 17 auf die Ausgangswelle 20 über tragen werden. Dabei ist der zweite Kupplungspartner 17Y der zweiten Übertragungs einrichtung 17 integral mit dem Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 ausgebildet. Die Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (nicht dargestellt) kann an der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet sein.
Des Weiteren zeigt Figur 1 , dass die Ausgangswelle 20 als Teil einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl im Zusammenspiel mit einer Ge triebeeingangswelle 21 ausgebildet ist. Die Ausgangswelle 20 hat ein Zahnrad zu Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Ausgangswelle 20 auf die Getriebeeingangswelle 21 , wobei das Zahn rad mit der Ausgangswelle 20 einteilig ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Ausgangswelle 20 und das Zahnrad über eine Welle-Nabe-Verbindung miteinan der verbunden sind.
An die Getriebeeingangswelle 21 schließt sich eine Getriebeeinrichtung 22 an, welche Drehzahl und Drehmoment der Getriebeeingangswelle 21 nochmals wandelt und ver teilt oder nur verteilt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste elektrische Maschine 5 als Antrieb eines Fahrzeuges und als Generator zum Erzeugen von Energie ausgebildet, wobei die zweite elektrische Maschine 13 lediglich als Antrieb eines Fahrzeuges ausgebildet ist.
Dabei ist der Antriebsstrang 1 ausgebildet, mehrere Betriebsmodi zu realisieren.
In einem ersten Betriebsmodus wird lediglich die erste elektrische Maschine 5, ange trieben von der Verbrennungskraftmaschine 4, als Generator zum Erzeugen von Energie bzw. als Generator zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges genutzt.
So wird im ersten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so ange steuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 nicht auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird. Im Ergebnis dient der erste Betriebsmodus dazu, im Stand die Batterie eines Fahrzeuges mithilfe der ersten elektrischen Maschine 5 aufzuladen. Dabei ist im ersten Betriebsmodus die zweite elektrische Maschine 13 deaktiviert.
In einem zweiten Betriebsmodus wird die zweite elektrische Maschine 13 als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine 5 als Generator zum Erzeugen von Energie genutzt.
Dabei wird im zweiten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so an gesteuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 nicht auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird, jedoch ein Drehmoment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird. Konkreter ausgedrückt, wird im zweiten Be triebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so angesteuert, dass die Kupp- lungspartner 17X, 17Y nicht im Eingriff sind, um weder Drehzahl noch Drehmoment auf die Ausgangswelle 20 zu übertragen. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann ein so genannter serieller Hybridantrieb realisiert werden.
In einem dritten Betriebsmodus wird die zweite elektrische Maschine 13 als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine 5, angetrieben von einer Ver brennungskraftmaschine 4, als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Antriebsverstärker für die zweite elektrische Maschine 13 genutzt.
Im dritten Betriebsmodus wird also die zweite Übertragungseinrichtung 17 so ange steuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 auf die Aus gangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 und ein Drehmoment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird. Genauer geschildert, wird im dritten Betriebsmodus die zweite Über tragungseinrichtung 17 so angesteuert, dass die Kupplungspartner 17X, 17Y im Ein griff sind, um Drehzahl und Drehmoment zu übertragen. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann ein so genannter paralleler Hybridantrieb realisiert werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht auf einen Antriebsstrang 1 nach einem zwei ten Ausführungsbeispiel.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel hat der Antriebsstrang 1 für ein Hybridkraftfahr zeug eine Eingangswelle 2, welche sich in axialer Richtung A erstreckt und welche mit einer Torsionsdämpfereinrichtung 3 und mit einer Verbrennungskraftmaschine 4 dreh fest verbunden ist.
Des Weiteren hat der Antriebsstrang 1 eine erste elektrische Maschine 5, die an der Eingangswelle 2 und dauerhaft mit der Eingangswelle 2 drehfest verbunden ist, wobei die erste elektrische Maschine 5 einen Rotor 6 mit einem Rotorträger 7 sowie einen Stator 8 umfasst.
Die erste elektrische Maschine 5 umfasst dabei einen Bauraum B1 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen 5L, 5B, 5H des Stators 8 gebildet wird und innerhalb welchem der Rotorträger 7 angeordnet ist.
Zudem hat der Antriebsstrang 1 eine erste Übertragungseinrichtung 9 zur Übertra gung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Eingangswelle 2 auf eine Zwi schenwelle 12, wobei die erste Übertragungseinrichtung 9 einen Bauraum B2 für den Einbau umfasst, welcher von den äußeren Abmessungen 9L, 9B, 9H der ersten Über tragungseinrichtung 9 gebildet wird.
Wie in Figur 2 zu erkennen, ist die erste Übertragungseinrichtung 9 so am Rotorträger 7 der ersten elektrischen Maschine 5 angeordnet, dass sich der Bauraum B2 der ers ten Übertragungseinrichtung 9 und der Bauraum B1 der ersten elektrischen Maschine 5 überschneiden. Konkreter gefasst, ist der Bauraum B2 der ersten Übertragungsein richtung 9 vollständig innerhalb des Bauraums B1 der ersten elektrischen Maschine 5 angeordnet.
Identisch zum ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Übertragungseinrichtung 9 als Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswel le 2 ausgebildet. Allerdings ist es auch hier möglich, dass die erste Übertragungsein richtung 9 als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist.
Betreffend die weiteren Ausführungen wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.
Daher wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Zunächst ist bei Vergleich der Figuren 1 und 2 festzuhalten, dass sich beide Figuren lediglich hinsichtlich des Aufbaus betreffend die zweite elektrische Maschine 13 unter scheiden. Eben dieser Unterschied bzw. der genaue Aufbau im Antriebsstrang 1 nach der ersten elektrischen Maschine 5 wird nachstehend genau erläutert.
Wie zu erkennen, weist im zweiten Ausführungsbeispiel die zweite Übertragungsein richtung 17 einen Bauraum B5 für den Einbau auf, welcher von den äußeren Abmes sungen 17L, 17B, 17H der zweiten Übertragungseinrichtung 17 gebildet wird.
Dabei ist die zweite Übertragungseinrichtung 17 so am Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet, dass sich der Bauraum B5 der zweiten Über tragungseinrichtung 17 und der Bauraum B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 überschneiden. Konkret dargestellt ist der Bauraum B5 der zweiten Übertragungsein richtung 17 vollständig innerhalb des Bauraums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. So ist in axialer Richtung A und in radialer Richtung R die zweite Übertragungseinrich tung 17 vollständig innerhalb des Bauraums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet. Denn je mehr die zweite Übertragungseinrichtung 17 innerhalb des Bau raums B4 der zweiten elektrischen Maschine 13 angeordnet ist, desto größer ist die Einsparung hinsichtlich des Bauraums bzw. hinsichtlich der axialen Länge.
Noch genauer geschildert, hat der Rotorträger 15 der zweiten Übertragungseinrich tung 17 einen Bauraum B6 für den Einbau, welcher von den äußeren Abmessungen des Rotorträgers 15 gebildet wird, wobei die zweite Übertragungseinrichtung 17 voll ständig innerhalb des Bauraums B6 des Rotorträgers 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Höchstmaß an axialer Länge bzw. an Bauraum in axialer Richtung eingespart.
Des Weiteren hat die zweite elektrische Maschine 13 im zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls einen Eingang 18 und einen Ausgang 19, wobei am Eingang 18 die Zwi schenwelle 12 angeordnet ist.
Zudem hat der Antriebsstrang 1 eine Ausgangswelle 20, die am Ausgang 19 der zwei ten elektrischen Maschine 13 angeordnet ist.
Die zweite Übertragungseinrichtung 17 ist so eingerichtet und ausgebildet, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 und/oder der zweiten elektri schen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 zuschaltbar über tragbar sind. Es sind also mehrere unterschiedliche Modi möglich; hierzu weiter unten mehr.
Die zweite Übertragungseinrichtung 17 ist als schaltbare Kupplungsvorrichtung, bei spielsweise als Lamellen-, Klauen- oder als Scheibenkupplung, ausgebildet, sodass eine lösbare Verbindung zwischen dem Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Ma schine 13, der Zwischenwelle 12 und/oder der Ausgangswelle 20 realisierbar ist, wodurch ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 zuschaltbar übertragbar ist.
Dabei hat die zweite Übertragungseinrichtung 17 einen ersten, zweiten und einen drit ten Kupplungspartner 17X, 17Y, 17Z sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (nicht dargestellt) der Kupplungspartner miteinander. Die zweite Übertragungseinrichtung 17 ist eingerichtet und ausgebildet, den ersten Kupplungspartner 17X und den zweiten Kupplungspartner 17Y in einen lösbaren Ein griff zu bringen oder den zweiten Kupplungspartner 17Y und den dritten Kupplungs partner 17Z in einen lösbaren Eingriff zu bringen oder alle drei Kupplungspartner 17X, 17Y, 17Z miteinander in einen lösbaren Eingriff zu bringen. Somit kann ein Drehmo ment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 und von der zweiten elektrischen Maschine 17 auf die Ausgangswelle 20 zuschaltbar übertragen werden.
Es ist aber auch möglich, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl nur von der Zwi schenwelle 12 auf die Ausgangswelle 20 oder nur von der zweiten elektrischen Ma schine 17 auf die Ausgangswelle 20 übertragen wird.
Bei allen vorgenannten Möglichkeiten ist entscheidend, welcher Kupplungspartner mit welchem im Eingriff ist oder eben nicht.
Gemäß Figur 2 ist der erste Kupplungspartner 17X an der Zwischenwelle 12 angeord net, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle 12 durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertra gungseinrichtung 17 auf die Ausgangswelle 20 übertragbar ist.
Der zweite Kupplungspartner 17Y ist an der Ausgangswelle 20 angeordnet, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Ausgangswelle 20 durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung 17 übertragbar ist.
Des Weiteren ist der dritte Kupplungspartner 17Z an der zweiten elektrischen Maschi ne 13, beispielsweise an deren Rotorträger 15, angeordnet, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der zweiten elektrischen Maschine 13 durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung 17 auf die Ausgangswelle 20 übertragbar ist. Der dritte Kupplungspartner 17Z der zwei ten Übertragungseinrichtung 17 ist dabei integral mit dem Rotorträger 15 der zweiten elektrischen Maschine 13 ausgebildet.
Die Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (nicht dargestellt) kann an der zweiten elektrischen Maschine 13 oder an der Zwischenwelle 12 oder an der Ausgangswelle 20 angeordnet sein. Wie bereits erwähnt hat der Antriebsstrang 1 eine Ausgangswelle 20. Diese ist als Teil einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl im Zusam menspiel mit einer Getriebeeingangswelle 21 ausgebildet. Ferner ist die Ausgangs welle 20, die Getriebeeingangswelle 21 und die Getriebeeinrichtung 22 identisch zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, sodass an dieser Stelle von weiteren Ausfüh rungen abgesehen und nach oben verwiesen wird.
Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste elektrische Maschine 5 als Antrieb eines Fahrzeuges und als Generator zum Erzeugen von Energie ausgebildet, wobei die zweite elektrische Maschine 13 lediglich als Antrieb eines Fahrzeuges aus gebildet ist.
Im Lichte der vorgenannten strukturellen Ausbildungen ist der Antriebsstrang 1 aus gebildet, mehrere Betriebsmodi zu realisieren.
So wird in einem ersten Betriebsmodus lediglich die erste elektrische Maschine 5, an getrieben von der Verbrennungskraftmaschine 4, als Generator zum Erzeugen von Energie bzw. als Generator zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges genutzt. So mit kann beispielsweise eine Batterie im Stand des Fahrzeuges geladen werden.
In diesem ersten Betriebsmodus wird die zweite Übertragungseinrichtung 17 so ange steuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 und der zwei ten elektrischen Maschine 17 nicht auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen werden kann. Vielmehr ist im ersten Betriebsmodus die zweite elektrische Maschine 13 deaktiviert. Konkreter ausgedrückt, wird im ersten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so angesteuert, dass diese geöffnet ist und die Kupplungspartner 17X, 17Y, 17Z nicht im Eingriff sind, um weder Drehzahl noch Drehmoment zu auf die Ausgangswelle 20 übertragen.
In einem zweiten Betriebsmodus wird die zweite elektrische Maschine 13 als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine 5 als Generator zum Erzeugen von Energie genutzt. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann ein so genannter serieller Hybridantrieb realisiert werden.
Dabei wird im zweiten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so an gesteuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 nicht auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird, jedoch wird ein Dreh moment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangs- welle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen. Somit treibt also lediglich die zweite elekt rische Maschine 13 ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang 1 an, wohingegen die erste elektrische Maschine 13 ausschließlich der Energieerzeugung mithilfe der Verbren nungskraftmaschine 4 dient. Genauer geschildert, wird im zweiten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so angesteuert, dass der erste Kupplungspartner 17X an der Zwischenwelle 12 und der zweite Kupplungspartner 17Y an der Aus gangswelle 20 nicht im Eingriff sind, hingegen der zweite und dritte Kupplungspartner 17Y, 17Z schon.
In einem dritten Betriebsmodus wird die zweite elektrische Maschine 13 als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine 5, angetrieben von der Ver brennungskraftmaschine 4, als Generator zum Erzeugen von Energie und auch als Antriebsverstärker für die zweite elektrische Maschine 13 genutzt. Mithilfe dieser Aus gestaltung kann ein so genannter paralleler Flybridantrieb realisiert werden.
Hierbei wird im dritten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so an gesteuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 und ein Drehmoment und eine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird. Genauer gefasst, wird im dritten Betriebsmodus die zweite Übertra gungseinrichtung 17 so angesteuert, dass eine Drehzahl und ein Drehmoment sowohl von der Zwischenwelle 12 als auch von der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 übertragbar sind. Somit sind alle Kupplungspartner 17X, 17Y, 17Z miteinander im Eingriff.
In einem vierten Betriebsmodus wird die erste elektrische Maschine 5, angetrieben von der Verbrennungskraftmaschine 4, als Generator zum Erzeugen von Energie und auch als Antriebsverstärker genutzt. Bei diesem Betriebsmodus kann die Verbren nungskraftmaschine 4 als Fahrmaschine und die erste elektrische Maschine 5 als Ge nerator zum Erzeugen von Energie und als Antriebsverstärker genutzt werden.
In diesem vierten Betriebsmodus wird die zweite Übertragungseinrichtung 17 so an gesteuert, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle 12 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1 übertragen wird, jedoch kein Drehmoment und keine Drehzahl der zweiten elektrischen Maschine 13 auf die Ausgangswelle 20 des Antriebsstrangs 1. Genauer geschildert, wird im vierten Betriebsmodus die zweite Übertragungseinrichtung 17 so angesteuert, dass der erste Kupplungspartner 17X an der Zwischenwelle 12 und der zweite Kupplungspartner 17Y an der Ausgangswelle 20 im Eingriff sind, hingegen der zweite und dritte Kupplungspartner 17Y, 17Z nicht.
Nachfolgend werden die Figuren 1 und 2 nochmals, aber mit anderen Worten be schrieben.
So zeigen beide Figuren einen Direktantrieb einer ersten elektrischen Maschine 5 oh ne Übersetzung. Ferner ist bei beiden Figuren eine Integration einer Übersetzung in nerhalb der ersten elektrischen Maschine 5 dargestellt.
Zudem ist eine schaltbare Kupplungsvorrichtung bzw. eine zweite Übertragungsein richtung 17 innerhalb der zweiten elektrischen Maschine 13 integriert.
Im Vergleich zum Stand der Technik (Figur 2 der WO 2019/101264 A1 ), der eingangs der Beschreibung diskutiert wurde, wurde die dort erwähnte Kupplung gegen zwei Kupplungen ersetzt, die innerhalb der zweiten elektrischen Maschine 13 positioniert sind und das Abkoppeln der zweiten elektrischen Maschine 13, beispielsweise in ei nem parallelen Betrieb von Verbrennungskraftmaschine 4 und zweiter elektrischer Maschine 13, ermöglichen (vgl. Figur 2 der vorliegenden Beschreibung). Ferner ist auch eine Übersetzung innerhalb der ersten elektrischen Maschine 5 integriert.
Des Weiteren wird mit Blick bzw. Vergleich zum Stand der Technik, insbesondere zu Figur 2 der WO 2019/101264 A1 , weitestgehend das Getriebe-, Übersetzungs- und Lagerungskonzept beibehalten.
Mit Blick auf Figur 1 wird ein Ausführungsbeispiel ohne Abkopplung der zweiten elektrischen Maschine 13 gezeigt.
Aus Bauraumgründen kann es sinnvoll sein, dass die als Generator ausgebildete ers te elektrische Maschine 5 ohne Übersetzung direkt von der Verbrennungskraftma schine 4 über die Torsionsdämpfereinrichtung 3 angetrieben wird.
Dabei umschließt die erste elektrische Maschine 5 eine als Übersetzung ausgebildete erste Übertragungseinrichtung 9, wobei sich beide den vorhandenen Bauraum teilen.
Die als Kupplungsvorrichtung ausgebildete zweite Übertragungseinrichtung 17 ist in nerhalb des Rotors 14 der zweiten elektrischen Maschine 13 platziert. In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, jedoch mit der Möglichkeit der Abkopp lung der zweiten elektrischen Maschine 13 gezeigt.
Hierbei ist im Inneren der zweiten elektrischen Maschine 13 die zweite Übertragungs einrichtung 17, die als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist, angeordnet. Die zweite Übertragungseinrichtung 17 kann als Lamellen- oder Klauenkupplungen ausgebildet sein.
Des Weiteren kann Figur 2 bei Vergleich mit Figur 1 entnommen werden, dass der Rotor 14 der zweiten elektrischen Maschine 13 separat gelagert ist.
Im Lichte der obigen Ausführungen können diverse Fahrzustände bzw. Betriebsmodi realisiert werden, die bereits weiter oben erläutert sind.
Bezuqszeichenliste
1 Antriebsstrang
2 Eingangswelle B1 Bauraum der ersten elektrischen
3 Torsionsdämpfereinrichtung Maschine
4 Verbrennungskraftmaschine B2 Bauraum der ersten Übertra
5 erste elektrische Maschine gungseinrichtung
6 Rotor B3 Bauraum des Rotorträgers der
7 Rotorträger ersten elektrischen Maschine
8 Stator B4 Bauraum der zweiten elektri
9 erste Übertragungseinrichtung schen Maschine
9A Hohlrad B5 Bauraum der zweiten Übertra
9C Zahnrad gungseinrichtung
10 Eingangsseite B6 Bauraum des Rotorträgers der
11 Ausgangsseite zweiten elektrischen Maschine
12 Zwischenwelle
13 zweite elektrische Maschine 5L, 6L, 7L, 8L, 9L, 13L, 14L, 15L, 16L,
14 Rotor 17L Länge des der Nummerierung
15 Rotorträger entsprechenden Teils
16 Stator
17 zweite Übertragungseinrichtung 5B, 6B, 7B, 8B, 9B, 13B, 14B, 15B,
17X ersten Kupplungspartner 16B, 17B Breite des der Nummerie
17Y zweiten Kupplungspartner rung entsprechenden Teils
17Z dritten Kupplungspartner
18 Eingang 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, 13H, 14H, 15H,
19 Ausgang 16H, 17H Höhe des der Nummerie
20 Ausgangswelle rung entsprechenden Teils
21 Getriebeeingangswelle
22 Getriebeeinrichtung
R radiale Richtung
A axiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang (1 ) für ein Hybridkraftfahrzeug aufweisend:
- eine Eingangswelle (2), welche sich in axialer Richtung (A) erstreckt und mit ei ner Torsionsdämpfereinrichtung (3) und/oder mit einer Verbrennungskraftma schine (4) dauerhaft drehfest verbindbar ist,
- eine erste elektrische Maschine (5), die unmittelbar an der Eingangswelle (2) und dauerhaft mit der Eingangswelle (2) drehfest verbunden ist,
- wobei die erste elektrische Maschine (5) einen Rotor (6) mit einem Rotorträger (7) sowie einen Stator (8) umfasst,
- wobei die erste elektrische Maschine (5) einen Bauraum (B1 ) für den Einbau aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) des Stators (8) ge bildet wird und innerhalb welchem der Rotorträger (7) angeordnet ist,
- eine erste Übertragungseinrichtung (9) zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Eingangswelle (2) auf eine Zwischenwelle (12),
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) einen Bauraum (B2) für den Ein bau aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) der ersten Übertragungseinrichtung (9) gebildet wird,
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) so am Rotorträger (7) der ersten elektrischen Maschine (5) angeordnet ist, dass sich der Bauraum (B2) der ers ten Übertragungseinrichtung (9) und der Bauraum (B1) der ersten elektrischen Maschine (5) überschneiden, wodurch der Bauraum (B2) der ersten Übertra gungseinrichtung (9) wenigstens teilweise oder vollständig innerhalb des Bau raums (B1) der ersten elektrischen Maschine (5) angeordnet ist, und
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) als schaltbare Kupplungsvorrich tung ausgebildet ist, und/oder
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) als Übersetzung zur Wandlung ei nes Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswelle (2) ausgebildet ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1,
- wobei in axialer Richtung (A) der Bauraum (B2) der ersten Übertragungsein richtung (9) wenigstens teilweise oder vollständig innerhalb des Bauraums (B1) der ersten elektrischen Maschine (5) angeordnet ist, und/oder
- wobei in axialer Richtung (A) der Bauraum (B2) der ersten Übertragungsein richtung (9) wenigstens zu 50 % oder wenigstens zu 80 % oder vollständig in nerhalb des Bauraums (B1) der ersten elektrischen Maschine (5) angeordnet ist,
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei der Antriebsstrang (1 ) eine Zwischenwelle (12) umfasst, mit welcher die erste Übertragungseinrichtung (9) verbunden ist und welche sich in axialer Richtung (A) erstreckt,
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) verzahnte Elemente (9A, 9C) zur Realisierung einer Übersetzung zur Wandlung eines Drehmoments und einer Drehzahl der Eingangswelle (2) aufweist, sodass eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Rotorträger (7) der ersten elektrischen Maschine (5) und der Zwischenwelle (12) des Antriebsstrangs (1) realisierbar ist, wodurch ein Dreh moment und eine Drehzahl von der Eingangswelle (2) auf die Zwischenwelle (12) übertragbar ist,
4. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei der Antriebsstrang (1) eine Zwischenwelle (12) umfasst, mit welcher die erste Übertragungseinrichtung (9) verbunden ist und welche sich in axialer Richtung (A) erstreckt,
- wobei die erste Übertragungseinrichtung (9) als schaltbare Kupplungsvorrich tung ausgebildet ist, sodass eine lösbare Verbindung zwischen dem Rotorträ ger (7) der ersten elektrischen Maschine (5) und der Zwischenwelle (12) reali sierbar ist, wodurch ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Eingangswelle (2) auf die Zwischenwelle (12) übertragbar ist,
5. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei der Antriebsstrang (1 ) eine zweite elektrische Maschine (13) umfasst, die mit der Zwischenwelle (12) drehmomentübertragend verbindbar ist,
- wobei die zweite elektrische Maschine (13) einen Rotor (14) mit einem Rotor träger (15) sowie einen Stator (16) sowie einen Bauraum (B4) für den Einbau umfasst, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) des Stators (16) der zweiten elektrischen Maschine (13) gebildet wird und in welchem der Rotorträ ger (15) der zweiten elektrischen Maschine (13) angeordnet ist,
- wobei der Antriebsstrang (1 ) eine zweite Übertragungseinrichtung (17) zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von der Zwischenwelle (12) auf eine Ausgangswelle (20) umfasst,
- wobei die zweite Übertragungseinrichtung (17) einen Bauraum (B5) für den Einbau aufweist, welcher von den äußeren Abmessungen (L, B, H) der zweiten Übertragungseinrichtung (17) gebildet wird,
- wobei die zweite Übertragungseinrichtung (17) so am Rotorträger (15) der zweiten elektrischen Maschine (13) angeordnet ist, dass sich der Bauraum (B5) der zweiten Übertragungseinrichtung (17) und der Bauraum (B4) der zweiten elektrischen Maschine (13) überschneiden, wodurch der Bauraum (B5) der zweiten Übertragungseinrichtung (17) wenigstens teilweise oder vollständig in nerhalb des Bauraums (B4) der zweiten elektrischen Maschine (13) angeordnet ist, und
- wobei die zweite Übertragungseinrichtung (17) als schaltbare Kupplungsvor richtung ausgebildet ist.
6. Antriebsstrang nach Anspruch 5,
- wobei die zweite Übertragungseinrichtung (17) so eingerichtet und ausgebildet ist, dass ein Drehmoment und eine Drehzahl der Zwischenwelle (12) und/oder der zweiten elektrischen Maschine (13) auf eine Ausgangswelle (20) des An triebsstrangs (1) übertragbar sind,
- wobei vorzugsweise die zweite Übertragungseinrichtung (17) als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist, sodass eine lösbare Verbindung zwi schen dem Rotorträger (15) der zweiten elektrischen Maschine (13), der Zwi schenwelle (12) und der Ausgangswelle (20) realisierbar ist, wodurch ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle (12) und/oder der zwei ten elektrischen Maschine (13) auf eine Ausgangswelle (20) des Antriebs strangs (1 ) übertragbar ist.
7. Antriebsstrang nach Anspruch 5 oder 6,
- wobei die zweite Übertragungseinrichtung (17) einen ersten, zweiten und/oder einen dritten Kupplungspartner (17X, 17Y, 17Z) sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (17D) Kupplungspartner miteinander aufweist,
- wobei vorzugsweise die zweite Übertragungseinrichtung (17) eingerichtet und ausgebildet ist, den ersten Kupplungspartner (17X) und den zweiten Kupp lungspartner (17Y) in einen lösbaren Eingriff zu bringen oder den zweiten Kupplungspartner (17Y) und den dritten Kupplungspartner (17Z) in einen lösba ren Eingriff zu bringen oder alle drei Kupplungspartner (17X, 17Y, 17Z) mitei nander in einen lösbaren Eingriff zu bringen, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle (12) und/oder von der zweiten elektrischen Maschine (17) auf die Ausgangswelle (20) übertragbar ist.
8. Antriebsstrang nach Anspruch 7,
- wobei der erste Kupplungspartner (17X) an der Zwischenwelle (12) angeordnet ist, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der Zwischenwelle (12) durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zwei ten Übertragungseinrichtung (17) auf die Ausgangswelle (20) übertragbar ist,
- wobei der zweite Kupplungspartner (17Y) an der Ausgangswelle (20) angeord net ist, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl auf die Ausgangswelle (20) durch Schließen der als schaltbare Kupplungsvorrichtung ausgebildeten zwei ten Übertragungseinrichtung (17) übertragbar ist,
- wobei der dritte Kupplungspartner (17Z) an der zweiten elektrischen Maschine (13) angeordnet ist, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der zwei ten elektrischen Maschine (13) durch Schließen der als schaltbare Kupplungs vorrichtung ausgebildeten zweiten Übertragungseinrichtung (17) auf die Aus gangswelle (20) übertragbar ist, - wobei die Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken (17D) an der zweiten elektri schen Maschine (13) oder an der Zwischenwelle (12) oder an der Ausgangs welle (20) angeordnet ist.
9. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die erste elektrische Maschine (5) als Antrieb eines Fahrzeuges und/oder als Generator zum Erzeugen von Energie ausgebildet ist, und/oder
- wobei die zweite elektrische Maschine (13) als Antrieb eines Fahrzeuges und/oder als Generator zum Erzeugen von Energie ausgebildet ist.
10. Antriebsstrang (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei der Antriebsstrang (1 ) ausgebildet ist, mehrere Betriebsmodi zu realisie ren,
- wobei in einem ersten Betriebsmodus lediglich die erste elektrische Maschine (5), antreibbar von einer Verbrennungskraftmaschine (4), als Generator zum Erzeugen von Energie genutzt wird,
- wobei in einem zweiten Betriebsmodus die zweite elektrische Maschine (13) als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine (5) als Generator zum Erzeugen von Energie genutzt wird,
- wobei in einem dritten Betriebsmodus die zweite elektrische Maschine (13) als Antrieb eines Fahrzeuges und die erste elektrische Maschine (5), antreibbar von einer Verbrennungskraftmaschine (4), als Generator zum Erzeugen von Energie und/oder als Antriebsverstärker für die zweite elektrische Maschine (13) genutzt wird, und/oder
- wobei in einem vierten Betriebsmodus die erste elektrische Maschine (5), an treibbar von einer Verbrennungskraftmaschine (4), als Generator zum Erzeu gen von Energie und/oder als Antriebsverstärker genutzt wird.
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